Фундамент на участке с уклоном

Необходимость строительства дома на участке с уклоном — не такое уж редкое явление. Участок с уклоном может быть приобретен из-за более низкой стоимости; иногда может просто не иметься выбора. Встречаются и любители таких участков, поскольку перепады рельефа — это широкое поле для архитектурного творчества; можно спроектировать и построить оригинальный интересный дом с открывающимся с высоты видом. Словом, неровный участок — это не препятствие для строительства, но нужно отдавать себе отчет, что строительство на нем будет иметь свою специфику; в чем-то оно будет сложнее, и скорее всего, потребует привлечения специалистов.

Одна из самых важных задач, которые решаются при проектировании оснований и фундаментов — это выбор типа фундамента и определение его основных размеров, формы, конструкции и глубины заложения. Сложность в данном случае состоит в том, что прочность грунтов в сотни раз меньше прочности строительных материалов, а деформативность — в тысячи раз больше. Если неправильно оценить физико-механические свойства оснований, можно столкнуться впоследствии с неравномерной осадкой фундамента, которая приведет к нарушению эксплуатационной пригодности сооружения и даже к полному его разрушению.

Анализ участка под застройку

Проектирование оснований и фундаментов зданий и сооружений производится с учетом следующих факторов:

1. результаты инженерных изысканий;
2. модель местности;
3. характеристики сооружения (назначение, конструктивные и технологические особенности, условия эксплуатации);
4. нагрузка на фундамент;
5. прогноз влияния строящегося здания на сооружения окружающей застройки;
6. санитарно-эпидемиологические и экологические требования;
7. технические условия.

Требования к фундаментам регулируются СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений». Он определяет фундамент как часть сооружения, служащую для передачи нагрузки от конструкции на основание.

Основанием называют толщу грунтов, воспринимающих нагрузку от веса сооружения. Поэтому характеристики грунта — это первое, что принимают во внимание. Они должны быть изучены еще до разработки проекта.

В соответствии с ГОСТ 25100–82, грунты оснований бывают скальными и нескальными:

1. Скальные основания — это массивные горные породы, характеризующиеся жесткими связями между частицами. Они залегают обычно в виде сплошного либо трещиноватого массива и имеют значительную прочность при сжатии.
2. Нескальные основания называют также грунтовыми. Они представляют собой толщу несвязанных либо связанных горных пород, у которых связи между отдельными частицами в несколько раз меньше прочности самих частиц. К нескальным основаниям относятся крупнообломочные, песчаные пылевато-глинистые грунты. Они классифицируются на семь групп в зависимости от прочности.

Надежность основания является очень важным параметром при выборе типа фундамента, но она не является абсолютной величиной, а зависит нагрузки, которую будет передавать конструкция. К примеру, для деревянного легкого одноэтажного дома практически любое основание может считаться надежным, в отличие от тяжелого многоэтажного дома из кирпича или монолитного бетона.

Перед началом проектных работ оценивают физические и механические характеристики грунтов оснований. Их плотность, рыхлость, коэффициент пористости, степень влажности, показатель текучести, склонность к просадке и другие, чтобы оценить их надежность для строительства в каждом конкретном случае.

Поэтому перед тем как приступить к проектированию дома, обязательно проводят изыскания, целью которых является исследование рельефа, свойств и характеристик грунтов оснований, а также гидрогеологических условий. Необходимо выяснить глубину залегания грунтовых вод, колебания уровня (самая низкая и самая высокая отметка), условия этих колебаний, возможность образования агрессивных сред.

Грунтовые воды могут располагаться:

1. на глубине 1,5–2,5 м от поверхности (верховодка);
2. ниже верховодки на слое водонепроницаемых пород (безнапорные грунтовые воды);
3. между двумя водонепроницаемыми пластами на глубине десятков метров (артезианские).

В целом, надежными считаются скальные грунты.

К слабым относятся грунты, которые теряют прочность при приложении внешних нагрузок, характерных для производства строительных работ — сильно сжимаемые, насыщенные водой. Это пылевато-глинистые, заторфованные грунты, илы, рыхлые пески.

Для строительства критичной может быть верховодка, которая располагается очень близко к поверхности, особенно, если грунты способны насыщаться влагой (глины, суглинки). Вода способна подниматься по системе капилляров на высоту до 2 м. Если расстояние между уровнем грунтовых вод и глубиной промерзания грунта менее 2 м, а грунт способен к насыщению водой, капиллярного подъема воды будет достаточно для доставки ее к фронту промерзания, что вызовет пучение грунта.

Сырой участок в целом не очень благоприятен для строительства:

1. слишком высокая влажность вредна для здоровья людей;
2. на влажном участке сложно развести сад и огород;
3. в доме может появляться плесень;
4. грунтовая влага будет портить фундамент, а если он имеет швы, возможны протечки;
5. металлические детали фундамента будут подвергаться коррозии;
6. намокание фундамента повысит его теплопроводность, из-за чего дом будет более холодным.

Поэтому на влажных участках устраивают дренаж. Пучинистые грунты удаляют и заменяют песком.

Решение для слабых грунтов — свайный фундамент либо фундамент глубокого заложения, а также искусственное улучшение грунтов оснований:

1. дренирование;
2. армирование грунта;
3. уплотнение вибрацией или взрывами, вытрамбовывание котлована;
4. закрепление (цементация, битумизация, глинизация, силикатизация, что превращает грунт в скальную породу).

Проектирование фундаментов

В соответствии с СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений», при проектировании сооружений, расположенных на откосах или вблизи откосов, необходимо провести проверку оснований по несущей способности. Основным критерием проверки является наличие сопоставимого технического опыта.

При выборе проектного решения необходимо найти компромисс между надежностью и экономичностью фундамента. Чрезмерная надежность приводит к неоправданному увеличению расхода материалов и повышению стоимости строительства, поэтому при выборе решения используют методику расчета по предельным состояниям.

Предельные состояния подразделяют на две основные группы:

1. состояния, при которых сооружение и основание приходят к полной непригодности к эксплуатации;
2. состояния, которые затрудняют нормальную эксплуатацию сооружения и снижают его долговечность.

Выбирается такое решение, при котором предельные состояния никогда не будут достигнуты.

Вот почему в сложных случаях, например, при строительстве на ненадежных грунтах или при значительных перепадах рельефа, необходимо поручить разработку проекта специалистам.

Что такое уклон участка

Абсолютно ровные участки встречаются крайне редко. В основном, присутствует тот или иной уклон:

1. участок с уклоном до 3 % считается равнинным;
2. до 8 % — с малым уклоном;
3. до 20 % — со средним уклоном;
4. свыше 20 % — с крутым уклоном.

Типы фундаментов

Существует четыре основных типа фундаментов:

1. плитные, которые представляют собой сплошную плиту;
2. ленточные в виде пояса или «ленты», проходящей под всеми несущими стенами здания на всю их длину;
3. столбчатые в виде отдельных опор, которые располагаются под колоннами, стенами (на определенном расстоянии) и пересечениями стен;
4. свайные в виде отдельных, сильно заглубленных опор, соединенных ростверком.

Выбор фундамента для участка с уклоном

Фундамент на равнинном участке не требует специальных решений.

Если участок имеет малый уклон, в целом, проектирование фундамента не отличается от такового для равнинного участка. Может потребоваться небольшая подсыпка грунта со стороны уклона, а также обустройство контруклона с противоположной стороны здания для отвода воды.

Если участок имеет средний или крутой уклон, требуется специальное решение. Однозначно можно говорить о том, что подходящим для строительства на участках с уклоном является свайный фундамент. На сваях можно строить дома даже на участках со значительными перепадами рельефа и сложными грунтами (глинистыми, болотистыми, вечномерзлотными).

Сваи могут быть изготовленными заводским методом либо буронабивными, которые заливаются непосредственно на строительной площадке. Также популярно строительство на винтовых сваях.

Все варианты свайного фундамента на склоне выполняют специализирующиеся на таких типах работ организации; своими руками их не делают.

Особенности проектирования фундамента на склоне

Зданием на участке с уклоном считается конструкция, для которой перепад уровня поверхности грунта составляет 1 м и более (то есть, фундамент дома с одной стороны заглублен больше, чем с другой, и разница равна или превышает 1 м).

Важно!

Подошва фундамента должна опираться на горизонтальную площадку. Решение расположить подошву фундамента под углом к горизонтали, параллельно уклону — это грубая ошибка, которая приведет к скольжению фундамента.

Сложность проектирования фундаментов на неровном участке заключается в том, что слои грунтов оснований обычно располагаются параллельно друг другу (и поверхности).

Это значит, что разные участки фундамента могут опираться на разные слои грунтов оснований, которые, скорее всего, будут иметь различные физико-механические характеристики.

Даже если ниже плодородного слоя расположен толстый однородный массив грунта, разные уровни заглубления фундамента будут вызывать различное сопротивление. Это вызовет неравномерную осадку и, как следствие — растрескивание фундамента и стен здания.

На глинистых и суглинистых грунтах, которые переходят в текучее состояние при намокании, устройство фундамента на склоне может также быть проблематичным, если не учитывать особенности участка. Верховодка с более высоких уровней будет стекать по уклону вниз, вызывая подмокание и разуплотнение грунтов оснований с той стороны здания, которая заглублена сильнее. Это приведет к более сильной осадке этой части фундамента, крену и образованию трещин (характерный признак — раскрытие трещин кверху).

В этом случае со стороны склона необходимо предусмотреть контруклон и отсечную гидроизоляцию из профилированной мембраны на расстоянии примерно 1 м от стенки фундамента, чтобы перенаправить стекающую воду. Цоколь здания должен располагаться выше уровня контруклона. Также в этом случае рекомендуется сделать вертикальную разуклонку участка; отмостка может быть ступенчатой.

Каскадный (ступенчатый) фундамент

Задача фундамента — равномерное распределение нагрузки от сооружения на грунты оснований. В случае строительства на уклоне более 10–12 % выполнить это требование типовые фундаменты не могут. Поэтому для такого участка выбирают каскадные фундаменты.

При проектировании ступенчатого фундамента важно, чтобы каждый его уровень (ступень) имел одинаковую нагрузку (то есть, работал с однородным грунтом). Поэтому особенно важно иметь данные о строении грунтов оснований на участке, знать, как располагаются слои, и какие характеристики они имеют.

Каскадный фундамент на склоне может быть ленточным, а также комбинированным:

1. свайным, с обвязкой мелкозаглубленной каскадной лентой;
2. ленточным, усиленными столбчатыми опорами.

Для просадочных грунтов, то есть, теряющих несущую способность при намокании или дополнительной нагрузке, рекомендуется выбирать варианты со сваями или усилением столбчатыми опорами. На надежном грунте на участке с уклоном может быть достаточно ступенчатого ленточного фундамента.

Как сделать ступенчатый фундамент на склоне своими руками

При выборе параметров ступеней учитывают, что ширина каждой площадки должна превышать 1 м (обычно 3–4 м), а высота ступеней должна быть меньше или равна половине ширины (обычно 30–40 см). Для комбинированных фундаментов уровни заглубления свай или столбчатых опор зависят от характеристик грунта; их рассчитывает специалист, поскольку они заглубляются не на одинаковую величину (чтобы обеспечить одинаковое сопротивление основания).

Земляные работы заключаются в изготовлении котлована. В данном случае это будут траншеи, по ширине учитывающие ширину ленты плюс толщина опалубки и утеплителя. Глубина определяется проектом плюс порядка 20–40 см на подушку. Сначала удаляют плодородный слой почвы и растительные остатки, затем изготавливают котлован. Вынутый грунт применяют для устройства отбортовки по периметру траншей, чтобы защитить их на случай дождя. При глубине более 1 м устраивают откосы во избежание осыпания стенок.

Дно уплотняют трамбовкой и расстилают геотекстиль, который будет препятствовать вымыванию песка из подушки. Подушка выполняется из слоев песчано-гравийной смеси с трамбовкой каждого слоя. Ее толщина — от 20 см.

Песчаная подушка — оптимальный выбор для фундамента из блоков. Для монолитного фундамента вместо нее по возможности лучше устроить подбетонку. Ее выполняют из бетона класса по прочности В 7,5. Толщина подбетонки должна составлять более 10 см. Укладывают ее на слой песка или щебня.

Выбор материала для фундамента

Этот параметр во многом зависит от возможностей строителей. Сборные фундаменты из блоков чаще применяются в условиях городской застройки. Их изготовление требует применения специальной техники для разгрузки, подъема и установки блоков.

В частном строительстве при отсутствии специальной техники сборный фундамент чаще выполняют из кирпича, однако наиболее популярны ленточные фундаменты из монолитного железобетона, потому что их можно сделать своими руками.

Монолитные фундаменты имеют преимущества по сравнению со сборными:

1. более высокую прочность и долговечность;
2. отсутствие швов, в которые может поступать вода;
3. возможность изготовить фундамент любой формы.

К недостаткам монолитных конструкций можно отнести необходимость их армирования, монтажа, а затем демонтажа опалубки, а также ожидание, пока бетон наберет прочность.

Применение специальных добавок, ускоряющих твердение бетона, позволяет решить проблему простоев. Ускоритель твердения CemFix, который имеет жидкую форму, добавляют прямо в раствор при замесе, что обеспечивает более высокую раннюю (на 20–40 %) и проектную (на 15–20 %) прочность бетона, а также защиту арматуры от коррозии, снижение расхода цемента на 5–10 % и повышение водонепроницаемости готового изделий.

Монтаж опалубки

Ленточный фундамент на плотном грунте можно заливать без опалубки. Если грунт недостаточно плотный, опалубку изготавливают из щитов, толстой фанеры, досок либо применяют инвентарную опалубку.

Армирование

Для ленточного фундамента обязательно выполняют армирование. Оно необходимо для обеспечения сопротивления фундамента растягивающим и изгибающим усилиям.

Арматурный каркас состоит из рабочих и конструктивных элементов. Рабочие элементы воспринимают нагрузку, а конструктивные — обеспечивают сохранение формы каркаса.

Арматурный каркас выполняется из металлической арматуры периодического профиля. Рабочие элементы — из стержней диаметром от 12 мм. Они располагаются горизонтально у подошвы и обреза фундамента; расстояние между элементами не более 200 мм.

Поскольку конструкция фундамента ступенчатая, предусматривают разрывы армирования с выпуском до 1 м. Ступени укрепляют Z-образными элементами (диаметр от 12 мм).

Конструктивной арматурой в данном случае являются горизонтально расположенные элементы между подошвой и обрезом и вертикальные элементы. Между ними расстояние может быть около 350 мм.

Предусматривается защитный слой бетона вокруг арматуры не менее 20 мм толщиной.

Разработку конструкции каркаса желательно доверить специалисту, так как сделать фундамент на склоне полностью своими силами не всегда возможно.

Бетонные работы

Бетонную смесь заливают в опалубку и уплотняют ее при помощи виброобработки.

Затем бетону необходимо обеспечить оптимальные условия твердения — 18–22° С и высокую влажность. С этой целью его укрывают пленкой; в первые 1–3 дня 1–2 раза в день проливают водой и снова укрывают пленкой. Позже можно оставить бетон твердеть без мероприятий по уходу.

Для достижения расчетной прочности требуется 28 суток; при более низких температурах срок набора прочности увеличивается.

Состав бетонной смеси

Классическая бетонная смесь для фундамента включает цемент, крупные и мелкие заполнители, а также воду. Смесь можно заказать на раствором узле, но если есть бетономешалка, лучше готовить ее прямо на строительной площадке самостоятельно. В этом случае можно сократить расходы и более четко планировать рабочий процесс

Выбор класса бетона по прочности зависит от того, какой строится дом. Для легких построек (баня, одноэтажный бревенчатый дом) достаточно бетона класса по прочности В 15; для двухэтажного дома из дерева или газобетона подходит бетон класса по прочности В 20; фундаменты для многоэтажных домов изготавливают из бетона класса по прочности от В 22,5 до В 45. Для фундамента частного дома в два этажа достаточно бетона класса по прочности В 22,5–В 25.

Рассмотрим пропорции бетонной смеси класса В 20:

1. портландцемент высокой прочности ЦЕМ I 32,5Н ГОСТ 31108-2016–ЦЕМ I 42,5Н ГОСТ 31108-2016 — от 310 кг;
2. песок средних фракций (до 2,5 мм) — 860 кг;
3. гравий, щебень, гранитный отсев — 1040 кг;
4. вода — 165 л.

Полученная бетонная смесь будет иметь следующие характеристики:

1. подвижность П3–П4;
2. водостойкость W6;
3. морозостойкость F150.

На характеристики бетонной смеси можно влиять, используя различные добавки.

К примеру, компания CEMMIX выпускает целую линейку добавок, которые позволяют получить материал с заданными характеристиками.

Бетонная смесь для фундамента должна иметь высокую прочность и хорошую подвижность, чтобы плотно заполнять опалубку с учетом наличия арматурного каркаса, поэтому рекомендуем применять добавку CemBase — предназначенный для фундаментов суперпластификатор, который позволяет повысить подвижность и удобокладываемость бетонной смеси без добавления лишней воды. Раствор в работе становится более удобным, поскольку исключается расслаивание и повышается его живучесть.

Бетон становится более прочным, плотным по структуре и водонепроницаемым; при твердении бетона снижаются усадочные явления, исключается растрескивание. Приятным бонусом является способность добавки снижать количество от цемента в смеси без потери прочности, что при изготовлении массивных конструкций дает неплохую экономию.

Намокание фундамента ведет к снижению его теплоизолирующих характеристик и к протечкам. Добавка-гидрофобизатор CemAqua позволяет получить водонепроницаемый бетон, что для фундамента, эксплуатирующегося в условиях постоянного контакта с грунтовой влагой, особенно важно.

Читайте также: Гидрофобизаторы для бетона

Фибра уже не первый десяток лет применяется для повышения прочности и ударной вязкости бетона. Существуют конструкции, выполненные без металлического каркаса, армированные только фиброй, но для разработки таких конструкций необходимо привлечение специалистов.

Каталог продукции CEMMIX

CemAqua 5л

Водоотталкивающая добавка для строительных растворов

CemBase 5л

Cпециализированная высокоэффективная добавка для фундамента.

CemFibra 150гр.

Универсальное полипропиленовое армирующее волокно для добавки в раствор.

CemFix 5л

CemFix суперпластификатор. Ускоритель твердения.

Фибра базальтовая CemFibra R, пакет 1000г.

Базальтовая фибра (из ровинга),  предназначена для объёмного армирования бетонов, строительных растворов и композиционных материалов.

В частном строительстве фибру используют в дополнение к металлическому каркасу. Полипропиленовая или базальтовая фибра CEMMIX добавляется прямо в бетонную смесь и образует трехмерный каркас, что позволяет снизить усадку, исключить образование трещин, повысить прочность и долговечность бетона.

Читайте также: Для фундаментов

Добавки для бетона и фибра CEMMIX помогут изготовить своими руками прочный и долговечный фундамент, увеличить скорость работ, сэкономить материалы и получить профессиональный результат. Купить их можно оптом, в розницу и онлайн.