Щелевые фундаменты. Проектирование, устройство и строительство щелевых фундаментов. Щелевой фундамент для дома

Крепость и устойчивость строения напрямую зависит от качественной укладки фундамента. Есть три его типа: плитный, столбчатый и ленточный (щелевой). При планировании достаточно легкой постройки из бетона или кирпича на глинистой почве верным решением будет щелевой фундамент для дома. Этот тип фундамента относится к и имеет несколько весомых преимуществ.

Первое — это сам процесс заливки. Непосредственно в подготовленную траншею с ровными, неосыпающимися стенками заливается бетонная смесь, что позволит такой основе стать монолитной и повысить устойчивость будущего строения за счет равномерного распределения его веса по всей бетонной подошве. В зависимости от типа почвы важно тщательно все просчитать.

Для песчаных грунтов щелевой фундамент для дома невозможен по причине высокого уровня осыпания стенок траншеи. Для почвы, которая значительно меняется в объеме при замерзании (пучинистой), важно наиболее точно просчитать возможный уровень деформации перед заливкой. Иначе уже подсыхающий фундамент может дать трещины и сдвиги. А вот с плотной глинистой почвой в процессе закладки щелевого фундамента проблем не будет.

Вторая особенность такого фундамента заключается в том, что его заливка не требует особого мастерства. Выполнить ее вполне возможно самостоятельно, при этом достаточно легко и быстро. Главное, чтобы уровень дна траншеи был ниже уровня промерзания почвы, при этом выше уровня грунтовых вод. Если на дне траншеи после дождей образовались лужи, необходимо вычерпать их и подровнять стенки.

Наконец, третья особенность, если выбран щелевой фундамент для дома, заключается в его экономичности в финансовом плане. Легкость самостоятельной заливки, устойчивость наряду с более дорогими видами фундамента, высокий уровень прочности — все это делает привлекательным щелевой фундамент для дома в случае постройки легких коттеджей и одноэтажных дачных строений.

Следует также обратить внимание на последовательность заливных работ. Как уже говорилось, стенки траншеи не должны осыпаться, а дно должно быть сухим и ровным. Далее равномерно по дну насыпается слой песка, затем заливается бетонная смесь. Чтобы укрепить щелевой фундамент для дома, следует уплотнить основу. Обычно делается это вручную при помощи штыка либо с использованием виброуплотнителя. Это поможет убрать излишки воды и воздуха, щебень ляжет плотнее и ровнее, что обеспечит устойчивость фундамента и длительность его службы.

Выбор в пользу щелевого фундамента для дома позволит сэкономить на начальных земляных работах, залить основу быстро и без особых физических усилий. Крепость такого фундамента ничем не уступает более затратным видам и порадует владельца строения своей надежностью.

В нарушение требований существующих СП 22.13330 индивидуальными застройщиками часто возводится щелевой фундамент , не обеспечивающий необходимый ресурс дома. Укладка смеси при бетонировании в земляную опалубку позволяет снизить бюджет. Однако недостатков у этого метода значительно больше, поэтому специалисты не рекомендуют его категорически.

Технология фундамента щелевого

Для сокращения бюджета/сроков строительства частные застройщики и, даже специализированные компании часто «гонят брак» по технологии:

армирование – каркасы из продольных 8 – 16 мм стержней, перевязанных поперечными хомутами из гладкой арматуры 6 – 8 мм
опалубка – щиты для цокольной части МЗЛФ монтируются на край траншеи, распираются бруском, шпильками, подпираются наружи укосинами
бетонирование – фундамент дома заливается в один прием, смесь укладывается в одном направлении слоями 40 – 60 см, уплотняется наконечником глубинного вибратора

Внимание: Адекватных рекомендаций, как построить щелевой фундамент дома самостоятельно, не существует. Изготовить узкие траншеи глубиной от 40 см с идеально вертикальными стенками можно лишь в глине, в крайнем случае – суглинке. Супесь будет осыпаться, потребуется расширение траншей кверху, что резко повысит расход бетона при укладке в земляную опалубку.

С другой стороны силы вспучивания максимальны как раз в почвах с максимальным процентом глины. Заглубить узкую траншею ниже отметки промерзания нереально:

минимальная ширина ковша экскаватора составляет 60 см
вручную грунт невозможно выкинуть из траншеи меньшей ширины уже с глубины 1 м

Поэтому щелевые фундаменты, отливаемые в земляную опалубку, чаще делают малозаглубленными. Основные нюансы методики рассмотрены ниже.

Недостатки метода

При соблюдении требований СП на этапе котлована фундамент защищается от влаги дренажной системой. При технологии щелевого фундамента уже на этом этапе начинаются нарушения:

В результате влага от почв с высоким процентом глины не отводится, вспучивание нарушает геометрию дома:

касательные усилия от вспучивания приложены к боковым граням МЗЛФ, которые имеют максимальное сцепление с почвой, так как залиты без опалубки
силы пучения всегда неравномерны на отдельных участках
в результате фундамент приподнимается не горизонтально, а задирается какой то из его углов
в полость под подошвой сбоку насыпается грунт, мешающий возвращению фундамента в исходное положение при весеннем оттаивании
процедура повторяется ежегодно, пока перекосы не поломают/порвут МЗЛФ, приведут к образованию трещин в стенах, разрушению кровли, стропильной системы

Внимание: Щелевой фундамент запрещен при высоком уровне УГВ. Если траншеи отрываются в размер фундаментной ленты, откачивать воду в момент бетонирования невозможно.

Гидроизоляция

При бетонировании в земляную опалубку отсутствует доступ к наружным граням ленты. Чтобы гидроизолировать фундамент дома , применяется уложенная в траншею пленка. Качество защиты железобетона от влаги снижается многократно:

Внимание: Единственным плюсом подобной конструкции является снижение выдергивающих нагрузок. Грунт скользит по пленке, но может разрушить ее на неровных участках, которых без щитовой опалубки в ленте МЗЛФ очень много.

Утепление

Комплексная теплоизоляция практически решает проблему вспучивания. Вертикальный слой состоит из листов пенополистирола ЭППС на наружных гранях фундамента. Горизонтальный укладывается под отмостку, после чего, утеплитель сохраняет геотермальное тепло недр, исключая промерзание почв, прилежащих к железобетонным конструкциям.

При изготовлении щелевого фундамента вертикальный слой теплоизоляции можно заложить непосредственно в земляную опалубку. Для этого достаточно прибить ЭППС гвоздями к грунту боковых стенок, предварительно увеличив толщину на 5 – 10 см в зависимости от слоя экструдера.

Внимание: Для утепления отмостки придется рыть траншею рядом с МЗЛФ после набора прочности бетоном. То есть, застройщик увеличивает объем земляных работ изначально ради сомнительного экономического эффекта.

Дренаж

Основными требованиями СП 32.13330 по обустройству дренажной системы являются:

уклон дренов в единой плоскости 4 – 7 градусов для обеспечения самотека
смотровые колодцы через 4 м на прямых участках, в углах обязательно
гофрированная перфорированная щелями либо гладкая с отверстиями труба в качестве дренов между колодцами
прокладка дренажной канализации снаружи подошвы фундамента на одной с ней высоте

Внимание: Глинистые почвы способны вспучиваться даже летом при обильном насыщении влагой. Поэтому среди мероприятий по снижению влияния морозного пучения на ресурс фундамента дренаж стоит на первом месте.

Если бетонировать щелевой фундамент в земляную опалубку, то позже все равно придется оголять фундамент для укладки дренов, монтажа колодцев. Двойная работа в принципе бессмысленна, поэтому разумнее строить МЗЛФ либо заглубленную ленту по классической технологии с заливкой в щитовую опалубку от самой подошвы.

Например, при разработке траншей по размеру ширины ленты в обязательном порядке нарушается технология подбетонки. Стяжка толщиной 5 – 10 см из тощего В7,5 бетона должна быть минимум вдвое шире ленты. Она надежно защищает подошвенную гидроизоляцию от проколов камешками подстилающего слоя, позволяет снизить защитный слой бетона для нижнего пояса арматуры.

При бетонировании в земляную опалубку в 90% случаев невозможно выдержать требуемые 4 – 7 см защитного слоя по бокам, снизу. Этому препятствует незакрепленная в траншее пленка.

Обратная засыпка

Отсутствие нерудного материала в пазухах траншей приводит к вертикальным перемещениям МЗЛФ:

Причем процедура повторяется ежегодно, вес дома должен быть больше сил трения между лентой, грунтом. В противном случае фундамент не сможет осесть весной, крены приведут к постепенному разрушению от внутренних напряжений.

Консервация на зиму

В силу вышеуказанных причин щелевой фундамент нельзя оставлять в зиму. Возвращение дома в исходно положение после оттаивания грунтов весной обусловлено исключительно сборными нагрузками от веса здания, мебели, жильцов. Согласно данным таблиц СП устойчивость заглубленного ленточного фундамента можно обеспечить нагрузками:

Внимание: Реальные нагрузки в малоэтажном строительстве редко превышают 4 – 12 т/с для фахверка, СИП-панелей, «каркасника», сруба или 18 – 20 т/с для двухэтажных кирпичных домов с мансардой. Поэтому гарантированная эксплуатационная надежность щелевых фундаментов для малоэтажных зданий на пучинистых грунтах отсутствует.

Таким образом, если щелевой фундамент остался в зиму, пятно застройки придется утеплить полностью. Для этого применяются листы пенополистирола, минвата, укрытая пленками, деревянными щитами, солома, опилки, прочие материалы. В противном случае застройщик рискует получить весной перекошенную конструкцию, на которой неизвестно как строить коробку.

Несмотря на возможность снижения бюджета строительства, щелевой фундамент не позволяет защитить конструкции от вспучивания, проникновения влаги. Это резко снижает ресурс коттеджа, затраты на ремонт могут приблизиться к смете строительства. Поэтому специалисты не рекомендуют эту технологию для самостоятельного изготовления.

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

Конструктивные особенности

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

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

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

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

Главные условия использования такого основания:

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

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

Преимущества и недостатки

Щелевой фундамент имеет следующие достоинства:

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

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

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

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

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

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

Особенности взаимодействия с породой

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

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

Правила возведения

При сооружении щелевого основания для дома стоит придерживаться следующих правил:

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

Технология монтажа

Фундамент щелевого типа для частного дома возводится в такой последовательности:

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

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

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

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

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

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

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

Особенности щелевых фундаментов

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

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

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

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

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

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

Щелевые фундаменты в пучинистых грунтах

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

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

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

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

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

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

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

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

В результате получают ещё и значительную экономию бетона.

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

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

Особенности проектирования щелевых фундаментов

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

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

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

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

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

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

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

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

Л. Гинзбург, кандидат технических наук

Щелевые фундаменты. Проектирование, устройство и строительство щелевых фундаментов.

http://www. parthenon-house. ru/content/articles/index. php? article=5933

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

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

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

Закономерности взаимодействия щелевых фундаментов с пучинистыми грунтами

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

Особенности проектирования щелевых фундаментов

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

В общем случае условие устойчивости определяется из выражения:

γ1Qf = γ2Qд , (1)

где γ1, γ2 - коэффициенты надежности, равные 1.1 и 0.9 соответственно; - суммарные касательные силы пучения, действующие по боковой поверхности фундаментов, определяются по формуле:

Qf = τн · k · m · ω · Sф , (2)

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

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

Таблица: Значения нагрузок от дома, при которых обеспечивается устойчивость заглубленных щелевых фундаментов в пучинистых грунтах

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

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

Условия надежного применения щелевых фундаментов

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