Столбчатые фундаменты

Столбчатые фундаменты в частном домостроении широко применялись с незапамятных времен, история их возведения уходит корнями в глубь веков. Современные столбчатые фундаменты представляют собой расставленные через определенные промежутки столбы или опоры, сверху соединенные железобетонными фундаментными балками или другими перемычками, на которых возводятся основные конструкции здания.

Легко и быстро возводимые столбчатые фундаменты по расходу материалов и затратам труда гораздо экономичнее ленточных (при глубоком заложении фундамента – в 3–5 раз!). Если учесть, что стоимость нулевого цикла строительства дома может достигать 25% и более, то экономия денежных средств очевидна.

Когда устройство столбчатых фундаментов является целесообразным

Столбчатый фундамент Это прежде всего строительство рубленых, щитовых или каркасных домов без подвалов в пучинистых грунтах при их глубоком промерзании. Прочные грунты, служащие основанием фундамента, должны залегать на глубине не более 2–3 метров. При необходимости глубокого заложения столбчатых фундаментов (более 3 м) их экономическая эффективность падает, в этом случае рекомендуется закладывать свайные фундаменты. Важным преимуществом столбчатого фундамента является то, что грунты основания под отдельными опорами работают лучше, чем под сплошными фундаментами и таким образом снижается вероятность осадки дома.
Во избежание просадки площадь опоры фундаментов проверяется расчетом и при необходимости увеличивается. При строительстве зданий на круто падающем рельефе также учитывается возможный сдвиг грунта – следствие действия бокового давления сил морозного пучения. Величину этого давления трудно подсчитать, так как она зависит от многих причин: крутизны откоса, состава грунта и др. Именно в этих случаях рациональным считается возведение ленточного или же столбчатого фундамента, но обязательно жестко объединенного железобетонным ростверком сверху.

Вместе с тем у столбчатых фундаментов есть особенности, мешающие в ряде случаев их успешному применению. Так, в горизонтально подвижных грунтах недостаточна их устойчивость к опрокидыванию и для погашения бокового сдвига требуется устройство жесткого железобетонного ростверка. Ограничено их применение на слабонесущих грунтах при строительстве домов с тяжелыми стенами. Кроме того, при столбчатых фундаментах возникают сложности с устройством цоколя: если при ленточных фундаментах цоколь образуется как бы сам собой, являясь их продолжением, то при столбчатых заполнение пространства между столбами, стеной и землей (забирка) – сложное и трудоемкое дело.

Фундаментные столбы изготавливаются из различных материалов – бетона, железобетона, бутобетона, природного камня, кирпича или дерева.

Деревянные вертикальные столбы (стулья) в нашем сыром климате используют редко, в основном при отсутствии каменных материалов и строительстве временных построек, небольших банек. Изготавливают их из бревен хвойных пород или дуба – как более долговечных. После соответствующей обработки антисептиками древесина этих пород может простоять в грунте без разрушения несколько десятков лет. Можно также защитить все расположенные в грунте части деревянной конструкции старинным способом – обжечь древесину на слабом огне. Угольная корка на поверхности защитит от контакта с грунтом и продлит срок жизни фундамента на десятки лет. В глубинке этот способ с успехом применяют до сих пор.
Подготовленные одним из вышеизложенных способов деревянные столбы заглубляют строго вертикально в грунт на глубину не менее 70 см под наружные стены и не менее 50 см – под внутренние. Для уменьшения осадки и придания устойчивости под основание подкладывают плоские камни, бетонную плиту или деревянную крестовину из толстых досок.

Бутовые столбчатые фундаменты рекомендуется применять в тех случаях, когда нагрузки от вышележащих конструкций невелики и строительство ленточного фундамента экономически не оправдано. Для их возведения применяют постелистый, плитняковый, бутовый, колотый и пиленый камень из осадочных, метаморфических и изверженных горных пород. Самой лучшей основой такого фундамента является гранит – как наиболее стойкая порода. Гранитные камни не боятся агрессивного воздействия грунтовой влаги и могут веками находиться в земле не разрушаясь. Минимальные размеры столбов – 60х60 см.
Столбчатые бутовые фундаменты прекрасно воспринимают вертикальные нагрузки, но боятся боковых сдвигов. Поэтому их не следует возводить под легкие строения на пучинистых грунтах, так как существует угроза расслоения столба, когда верхняя часть может оторваться с грунтом, а нижняя остаться на месте. Результатом такого повреждения фундамента является появление трещин в ограждающих конструкциях здания и перекос стен. Исправить такую серьезную ошибку бывает очень сложно, а иногда и просто невозможно, так как место расслоения столба заполняется грунтом. При прекращении действия сил морозного пучения фундамент на место уже не становится.

Бутобетонные фундаменты рекомендуется применять в тех же случаях, что и бутовые. Минимальный размер сечения бутобетонных столбов – 50?50 см. В его нижней части можно устраивать песчано-гравийную подушку, укладываемую послойно. В пучинистых грунтах стенки бутобетонных фундаментов необходимо делать под определенным углом – для сцепления с грунтом под влиянием колебания температур.

Столбы кирпичного фундамента необходимо армировать через каждые 25–30 см сеткой из 6-миллиметровой проволоки. Под легкие каркасные одноэтажные здания допускается ставить угловые кирпичные столбы в 1,5 кирпича, но надежнее в 2–2,5 кирпича.

Бетонные фундаменты могут выполняться из мелких блоков или монолитными.

При маловлажных грунтах столбчатые фундаменты можно делать из монолитного железобетона. При изготовлении железобетонных столбов прямоугольного сечения можно использовать ровную площадку, на которой в качестве опалубки устанавливают на ребро доски с расстоянием между ними равным толщине изготовляемых столбов. Снизу к доскам прибивают рубероид, не позволяющий им сдвинуться в процессе бетонирования, а сверху с той же целью прибивают поперечные рейки.

Для изготовления железобетонных столбов круглого сечения в отрытую яму насыпают и утрамбовывают слой щебня или гравия с песком толщиной 10–15 см, на него устанавливают заранее изготовленный арматурный каркас и ведут бетонирование опорной плиты. Затем на верхнюю часть каркаса устанавливают асбестоцементную трубу с размещенным внутри нее арматурным каркасом, внутрь трубы укладывают бетон. Внутренний арматурный каркас столба можно заменить металлической трубой, жестко связанной с каркасом опорной плиты. Пространство между стенками ямы и асбестоцементной трубы засыпается песком и утрамбовывается. Использовать для этих целей вынутый грунт не рекомендуется.
На сырых и заболоченных участках, где применение монолитного бетона из-за высоких грунтовых вод затруднено или вообще невозможно, а также при сжатых сроках строительства удобны и технологичны сборные столбчатые фундаменты, изготовленные заранее в виде столбов с жестко прибетоненной опорной площадкой-анкером.

Несущие столбы выполняют из железобетона, асбестоцементных труб с внутренним армированием и заполнением бетоном, а также из металлических труб, заполненных внутри цементно-песчаным раствором, а снаружи защищенных битумной мастикой или эпоксидной смолой.

В качестве арматуры используют металлические стержни и проволоку диаметром 6–12 мм, а также металлолом в виде старых водогазпроводных труб, уголков и т. п. Состав бетона: 1 часть цемента марки 300–400, 3 части крупного песка, 4–5 частей гранитного щебня. Воду добавляют с таким расчетом, чтобы пластичность бетона позволяла уложить его (но не залить) в опалубку с легким трамбованием. Бетон чем жестче, тем прочнее.

При устройстве каменных фундаментов стены возводятся по фундаментным балкам (ростверкам), представляющим собой железобетонные балки длиной до 3 метров. На глубине 35–50 см между столбчатыми каменными фундаментами делается каменная перемычка, высота которой может быть на 10–15 см выше уровня земли. Перемычку допускается делать и ниже, но не менее 4-х рядов кирпичной кладки. Нижний ряд кладки армируется стальной проволокой диаметром 6–10 мм, уложенной в трехсантиметровом слое цементного раствора. При этом следует предусмотреть зазор 5 см под перемычкой.

Хотя устройство фундаментов – это работа для профессионалов, столбчатые фундаменты небольших построек можно устроить самостоятельно с помощью садового бура. В отрытую садовым буром яму (с уширением внизу до 30–40 см) вставляют свернутый в трубу рубероид, внутрь рулона устанавливают арматурный каркас и все это заполняют бетоном. При устройстве такого фундамента на пучинистых грунтах желательно, чтобы арматурный каркас после установки был внизу расширен за пределы верхнего диаметра ямы.

Работы начинаются

Работы по устройству фундаментов следует начинать после заготовки основных строительных материалов с таким расчетом, чтобы строительство дома и ввод его в эксплуатацию осуществлялись за один строительный сезон.

Перед началом строительства заготовленные материалы располагают в непосредственной близости от строительной площадки. Камень, кирпич, песок, асбестоцементные листы и трубы складируют на открытых площадках; пиломатериалы, столярные изделия, утеплитель, цемент и другие вяжущие хранят под навесом.

Устройство фундаментов начинают с разбивки в натуре плана дома.

По его внешнему периметру на расстоянии 1–1,5 м от края в створе разбивочных осей забивают или закапывают деревянные столбики или обрезки металлических труб. Их верх должен быть на 10–15 см выше уровня будущего пола. Можно устроить так называемую обноску из столбиков, соединенных поверху досками. Она позволяет обозначить не только разбивочные оси, но и внешние границы фундаментов.
Прямые углы устанавливают с помощью треугольника с соотношением сторон 3:4:5, выполненного из веревки или сбитого из досок. Окончательную проверку прямых углов плана выполняют измерением его диагоналей.

Для определения горизонтального уровня (одинаковых отметок по углам здания) можно воспользоваться заполненным подкрашенной водой поливочным шлангом с двумя стеклянными трубками на концах.
Приняв одну из отметок за исходную, с помощью водяного уровня переносят ее на другие стороны и углы и таким образом получают по периметру горизонтальную линию, от которой ведут отсчет отметок при земляных работах, устройстве фундаментов и закладке наружных и внутренних стен.

Столбы, изготовленные из камня, кирпича, бетона, бутобетона, железобетона, располагают на расстоянии 1,5–2,5 м друг от друга в углах здания, в местах пересечения стен и под стойками каркаса. При больших размерах пролетов между основными (угловыми) столбами устанавливают промежуточные с таким расчетом, чтобы расстояние между соседними столбами не превышало 2 м. Глубина заложения столбов определяется глубиной промерзания грунта в конкретной местности плюс 10–25 см.

Размер бутобетонных столбов должен быть не менее 60х60 см, кирпичных – 50х50 см. Под легкие каркасные постройки сечение столбов можно уменьшить. Так как бетон, кирпич и камень плохо сопротивляются силам растяжения, столбы должны быть нагружены точно по оси. Несоблюдение этого правила часто и является причиной возникновения трещин и даже разрушения здания.

Земляные работы

Перед рытьем ям и траншей со всей площади застройки, включая будущую отмостку, снимают растительный слой земли и перевозят его в сад или огород. Для предохранения строительной площадки от затопления дождевой водой с верхней стороны участка устраивают водоотводную (перехватную) канаву.
Технология земляных работ зависит в основном от типа фундаментов, состава грунта и уровня грунтовых вод. Разработка грунта под столбчатые фундаменты осуществляется, как правило, вручную. В плотных слежавшихся грунтах выкопать ямы под столбы не так уж сложно. Сложности могут возникнуть при разработке плывунов, которыми славится наша местность и под которые в советский период в основном отводились участки для новых садоводств. В таких случаях решением проблемы является крепление стенок ям и траншей деревянными брусьями.

Для столбчатых фундаментов делают круглые ямы с вертикальными стенами. Они устойчивы от обрушения даже при высоком стоянии грунтовых вод. Такие ямы отрывают либо с помощью механического бура, либо вручную. В последнем случае целесообразно использовать обычный садовый бур, которым отрывают центральную часть ямы, а также вынимают грунт после расширения ямы лопатой.

В ямы укладывается песок слоями по 10–15 см с проливкой каждого слоя водой. Не доходя 20–30 см до планировочной отметки земли, на песок укладывают щебень, гравий или кирпичный бой на цементно-песчаном растворе. Минимальная высота щебеночно-гравийного слоя – 10–15 см.

Большинство бетонных работ выполняют с применением опалубки — каркаса, обычно состоящего из брусков с прибитыми к ним досками или щитами. Доски в опалубке должны быть подогнаны одна к другой, чтобы не допустить утечки цемента. Сама опалубка должна быть очищена от мусора и смочена водой.
Перед бетонированием в опалубку укладывают заранее связанный арматурный каркас. При выполнении работ в холодную погоду для ускорения процесса схватывания бетона следует использовать воду, подогретую до 40-50°С, в жаркую – во избежание быстрого его схватывания лучше применять холодную воду из колодца.

Бетонные работы

Бетон укладывают слоями 10–15 см с трамбованием каждого слоя до тех пор, пока поверхность его не заблестит от выступившей влаги (цементного молока). Не лишним будет и простукивание опалубки снаружи, чтобы бетон лучше проник в мелкие пустоты между арматурой и опалубкой. Через 2–3 часа после схватывания бетон укрывают мокрой мешковиной или стружкой и рубероидом. В жаркую погоду первые два-три дня его надо поливатть через каждые 3–4 часа, затем – 2–3 раза в день в течение недели. Во влажном состоянии бетон поддерживают 14–28 дней, накрывая полиэтиленовой пленкой, что позволяет в 2–3 раза сократить число поливов.

При температуре воздуха 10-15оС примерно через 7 дней бетонные столбы набирают прочность, достаточную для того, чтобы вынуть их из опалубки и установить для бетонирования опорной плиты. Размеры опорной плиты в плане обычно принимают равными тройной ширине несущего столба или еще большими.

Засыпка фундаментов

Засыпку фундаментных столбов следует выполнять непучинистым грунтом – крупнозернистым песком или песчано-гравийной смесью, с послойным его трамбованием. Ширина засыпки должна превышать ширину фундамента на 20–30 см в каждую сторону. Перед началом засыпки стенки ям и траншей защищают от воздействия грунтовых и поверхностных вод гидроизоляцией. Для гидроизоляции применяют традиционные рулонные материалы: толь, рубероид, поливинилхлоридную пленку и т. д. или же глиняный замок (стенки котлована промазываются толстым слоем жирной глины).

Устройство цоколя

Многие считают, что при возведении дома на столбчатых фундаментах устройство цоколя невозможно. Это не совсем так. Цоколь в таких случаях изготавливают в виде перемычки между столбами, армированной металлическими стержнями диаметром 8–12 мм. Такой цоколь не должен опираться непосредственно на грунт. Между цоколем и грунтом в промежутках между опорами оставляется свободное пространство в 10–15 см. При неправильном решении цокольного узла может деформироваться не только сам цоколь, но и все расположенные выше конструкции. По этой причине не рекомендуется устраивать цоколи или забирки между столбчатыми опорами легких сооружений.