Виды фундаментов для многоэтажных зданий
Фундамент — самая важная часть конструкции при строительстве любого сооружения. От его качества зависит, как долго прослужит возведенная на нем здание, при этом в зависимости от габаритов дома изменяются требования к характеристикам фундамента.
Например, для многоэтажных зданий основа должна быть особо прочной: необходимо, чтобы она выдерживала очень большие нагрузки. В противном случае на постройке в скором времени появятся трещины. Рассмотрим, какими характеристиками должен обладать фундамент для многоэтажных построек, критерии выбора и виды.
Отличительные параметры фундамента для высотной постройки
Основа для многоэтажек должна обладать высокой прочностью, так как здания имеют немалый вес, и необходимо, чтобы фундамент выдерживал большие эксплуатационные нагрузки. Только соблюдая правила, можно добиться долговечности и надежности сооружения. В связи с этим, к проектированию и созданию фундамента выдвигаются особые требования.
Для создания основы под многоэтажки используют только высококачественные материалы, которые сохраняют прочность длительное время. Кроме этого, фундамент должен быть максимально устойчивым к деформации, которая может возникнуть вследствие неравномерного оседания дома, не впитывать влагу, а при строительстве домов в холодном климате основа должна выдерживать низкие температуры.
Какие параметры учитываются при выборе фундамента для многоэтажки
При выборе вида и материала для фундамента учитываются следующие критерии:
- Нагрузка (вертикальная и горизонтальная), которую здание будет создавать в зависимости от высоты и конструкции. Они разделяются на постоянные, к которым относят массу здания, и временные — это ветра, снега и количество жильцов (или посетителей, если сооружение торговое).
- Предрасположенность участка к землетрясениям. Если в месте строительства они есть, то берется во внимание уровень баллов.
- Климатические особенности. Перепады температур, морозы, количество осадков.
- Рельеф. Ровная поверхность, где будет строиться многоэтажка или есть уклон.
- Состав земли и расположение грунтовых вод, а также нахождение рядом водоемов.
- Склонность к затопляемости из-за особенностей грунта или расположения водоемов поблизости.
- Наличие в земле коммуникаций: водопроводные и газопроводные трубы, а также электрокабелей.
- Расположение вблизи тоннелей и метро. Возведение нового дома может повлиять на функционировании подземных сооружений, а также грунт может быть ослаблен тоннелем/метро.
- Плотность грунта и наличие пустот. Высотные сооружения не возводят, если в грунте есть пустоты, так как здание может провалиться под землю.
- Проведение масштабной застройки рядом с возводимой многоэтажкой. Строительные работы часто сопровождаются высокой вибрацией, что может стать причиной разрушения фундамента.
- Бюджет застройщика.
Точные данные о характеристиках почвы, климате и землетрясениям и остальные параметры позволят выбрать вид фундамента, который будет надежной основой. Для проведения исследований делают разведывательные скважины, сканируют грунт ультразвуком, а также изучают карты по расположению вблизи коммуникаций.
Требования экологичности к фундаменту
В настоящее время экологии уделяется большое внимание, поэтому данный параметр учитывается и при создании фундамента. Для его возведения предпочтительно использовать натуральные материалы, такие как бетон, дерево, кирпич и керамика. Они не выделяют вредные вещества даже при длительной эксплуатации. Дополнительно фундамент должен сохранять тепло, это позволит снизить затраты на обогрев здания, а значит уменьшится негативное воздействие на экологию.
Также основа должна быть устойчива к коррозии — это защитит грунтовые воды от попадания в них опасных веществ. И последнее требование. Материал фундамента. Необходимо, чтобы его можно было использовать для переработки или применять повторно.
Виды фундаментов: их плюсы и минусы
Чтобы многоэтажное здание простояло долго и по нему не пошли трещины, важно подобрать правильный вид фундамента. Рассмотрим какие можно использовать для данного вида построек.
Свайный
Как понятно по названию, фундамент состоит из свай, которые погружают в землю используя различное оборудование. Вид является самым востребованным при строительстве многоэтажных жилых домов на почве с плохой несущей способностью. Рассмотрим способы установки свай:
- Забивание. Применяется только при условии, что рядом нет зданий, так как от большой вибрации из-за работы оборудования, фундамент эксплуатируемых сооружений и сами здания могут повредиться. Применяются преимущественно железобетонные сваи, которые погружают в заранее подготовленные скважины.
- Набивание. Сначала в грунте делается скважина. В нее помещают трубу, наполненную бетоном, который постепенно выдавливают в скважину с помощью давления.
- Вдавливание. Сваю погружают в землю с помощью прикладывания большой силы.
- Ввинчивание. Фундамент создают ввинчиванием сваи. Вид применяется для конструкций, требующих повышенной надежности: мосты, дома с двадцатью и более этажами.
Сваи для фундамента могут быть изготовлены из металла, бетона и железобетона. Вид выделяется быстротой монтажа, возможностью использования на грунтах с любым составом и даже в промерзшем, невысокой ценой, устойчивостью к деформации и способностью выдерживать большие нагрузки. К недостаткам вида относят необходимость использования специализированного оборудования, шум при монтаже и отсутствие возможности создания подземных стоянок.
Сваи для фундамента производят двух видов: цельные и сборные. Первые изготавливают на месте установки фундамента (при набивном способе), а сборные изготавливают на заводах и собирают уже на объекте. Погружение свай осуществляется в заранее созданной котловане. Также сваи делятся на опорные, принимают нагрузку от здания и передают ее в грунт, и висячие — прочность почвы повышается из-за трения сваи с грунтом.
При создании фундамента вырывают котлован, уплотняют грунт, после этого в почву погружают сваи, которые потом соединяют между собой и с поверхностью земли ростверком. Он дополнительно равномерно распределяет нагрузку от здания.
Сваи изготавливают из бетона, при этом марку бетона подбирают с учетом того, какую нагрузку должно выдерживать основание. Еще один материал — металл, такие сваи используют при создании фундамента с помощью ввинчивания. Для оформления очень прочных свай используют комбинированные материалы.
Свайную основу применяют не только при строительстве многоэтажных зданий, но и в следующих ситуациях:
- грунтовые воды находятся близко к поверхности почвы;
- в строении возможно неравномерное распределение нагрузок;
- невозможно оформить глубокий котлован из-за особенностей грунта;
- неровный рельеф или уклон;
- климат с сильными ветрами или есть землетрясения;
- слабая несущая способность грунта.
В перечисленных ситуациях свайный фундамент используют и для возведения высоток.
Столбчатый стаканного типа
Вид фундамента выделяется особой конструкцией. Сначала вырывается котлован, в котором устанавливают стаканы. После этого с них срезают петли на уровне земли. Важно их срезать, чтобы не повредить бетонную конструкцию. Они принимают нагрузку от здания. В стаканы помещают столбы и фиксируют их с помощью бетона. Основа может быть цельной и сборной, второй вариант является более распространенным.
Столбчатый стаканный фундамент не используют в регионах с сильными морозами и в грунтах подверженных проседанию. Основа может использоваться при возведении высотных зданий в районах с сейсмической активностью и на сыпучем грунте.
К преимуществам вида относят:
- быстроту монтажа;
- небольшой объем работ при создании котлована;
- не требуется ждать, когда бетон застынет;
- длительный срок эксплуатации (от 100 лет);
- подходит для домов с двадцатью этажами;
- нагрузку от здания распределяет равномерно по всей площади;
- возможность оформления фундамента с большими габаритами;
- стаканы и столбы изготавливают с высокой точностью;
- хорошо выдерживает повышенную влажность, сдвиги почвы и перепады температур;
- фундамент обладает большой прочностью, поэтому признан самым надежным.
В список недостатков входит: высокая цена, неудобство транспортировки элементов фундамента на объект, отсутствие возможности создания подземных парковок и нельзя использовать в промерзших землях.
Ленточный
Фундамент оформляют по периметру постройки, за что он получил такое название. Ленточное основание используют при строительстве домов от 5 до 16 этажей. При этом, чем глубже и толще сделана лента, тем выше нагрузку она может выдержать. Используют основу для возведения высоток на почве с хорошей несущей способностью.
При оформлении фундамента создают котлован, на дно которого кладут уплотняющую подсыпку. Затем делают опалубку и устанавливают в ней арматуру, после этого заливают конструкцию бетоном. В завершении уплотняют бетон с помощью прокалывания арматурой или вибрации.
Разновидности ленточного фундамента:
- Цельнолитой. Его оформляют на объекте, где проводится строительство. Первоначально делают опалубку, в которую укладывают арматуру для придания фундаменту прочности, затем заполняют опалубку бетоном.
- Сборный. Ленту оформляют из готовых железобетонных блоков, которые соединяют между собой с помощью цемента. Вид не подходит для строительства многоэтажных зданий.
- Мелкозаглубленный. Ленточный фундамент заглубляют всего на 0,5-0,7 метров. Его используют при возведении одноэтажных домов.
- Глубокого залегания. Глубина его может достигать 2,2 метров. Точное значение рассчитывается с учетом точки промерзания грунта. Вид считается оптимальным для сооружения многоэтажных зданий.
К плюсам фундамента относят: низкую стоимость, возможность оформления подземных парковок, простой монтаж и подходит для почвы с любым составом. В перечень недостатков входят: необходимость использования специализированной техники и небольшая усадка в процессе эксплуатации здания.
Плитный
Фундамент оформляют из монолитной плиты. Для его создания делают котлован, в который заливают бетон по всей площади постройки. Основу используют при строительстве домов от 7 до 30 этажей. Выдерживание больших нагрузок и равномерное их распределение, не единственное преимущество плитного фундамента. Он не деформируется, его можно использовать даже в движущихся и сейсмоактивных грунтах, обладает высокой прочностью, срок эксплуатации до 100 лет, а также на его оформление не требуется много времени. К минусам основания относят: высокая стоимость, есть риск подтопления и промерзания, не исключена деформация и необходимость использования арматуры.
Плитный фундамент может быть монолитным, в данном случае его заливают на объекте проведения строительства дома, и монолитно-сборным. В последнем варианте используют плиты, изготовленные на заводе. Также основание разделяется на сплошные и ребристые. Первый вариант используют по всей площади постройки, а ребристые в местах установки несущих стен здания.
Кирпичный
Основа является самой востребованной благодаря следующим преимуществам: высокая надежность и прочность, влагоустойчивость, безопасность и звукоизоляция. Для возведения фундамента многоэтажек рекомендовано использовать кирпич с высокой прочностью, который соединяют с помощью бетона высокой прочности.
Плавающий
При создании фундамента арматуру в местах пересечения не сваривается, а скрепляется проволокой. Оформляется основа по следующим этапам. Сначала делается котлован, утрамбовывается грунт. Следом кладут арматуру, которую заливают бетоном до уровня земли. Также такая арматура может использоваться при изготовлении плит на заводах. Благодаря особой конструкции фундамент выдерживает изменение уровня вод в заболоченных зонах.
Комбинированные
При оформлении основания такого типа используют несколько видов фундамента, что обеспечивает повышение всех показателей до максимальных значений. Такие основания применяют при строительстве многоэтажных домов на сложном рельефе и чаще комбинируют свайное основание с плитным или с ленточным. При этом свайно-ленточный фундамент может быть: незаглубленным, мелкозаглубленным и заглубленным. Первый вариант используют для невысоких многоэтажек, а последний при возведении высоток. Фундамент подходит для строительства зданий на слабо устойчивой почве.
Рекомендации
При оформлении фундамента для многоэтажных зданий учитывайте следующие советы:
- Сваи берите больше, чем указано в расчетах и проверять, чтобы длина соответствовала проекту.
- Периметр фундамента должен быть прочнее и слегка выше, чем в центре, так как на него приходится вся нагрузка от многоэтажного здания.
- Грунт в котловане перед оформлением фундамента тщательно уплотните. Благодаря этому фундамент сильно не просядет.
- Если земля болотистая или пучинистая, то используйте фундамент не склонный к деформации. Рекомендовано оформлять основания глубокого заложения. Важно, чтобы он находился ниже точки промерзания грунта.
- При ограниченном бюджете используйте ленточный фундамент. Глубина залегания определяется от высоты возводимого сооружения.
- Для заливки фундамента бетоном используйте тяжелый бетон с высокой прочностью и малой водопроницаемостью.
- Для основы с большим заглублением используйте специальный утеплитель для фундаментов. Он не только улучшит сохранение тепла, но и делает основу более прочной и влагонепроницаемой.
- При строительстве домов в холодном климате применяйте бетон устойчивый к морозам.
- Чтобы подобрать правильный вид фундамента, тщательно проведите геологоразведочные работы. Для этого рекомендуем обратиться в специализированную организацию. Процедура требует не только знаний, но и специализированного оборудования.
Самое важное, при выборе вида фундамента учитывать все требования по почве, климату, залеганию грунтовых вод и т.д.
Советы по выбору фундамента в зависимости от типа грунта
Сооружение фундамента начинается после определения типа почвы, так как он нее зависит какой вид основы будет использован. Для песчаного грунта, который хорошо пропускает воду и имеет плохую устойчивость, используют свайный фундамент. На глинистой почве применяют ленточную и свайную основу, так как грунт плохо пропускает воду и имеет хорошую несущую способность.
Для илистой почвы, которая плохо пропускает воду и обладает отличной несущей способностью, используют свайный фундамент. На скалах применяют свайную и плитную основу, так как они хорошо выдерживают неровную поверхность. Для распушенного грунта, который выделяется сложным составом и плохой устойчивостью, используют свайную основу.
Подведем итог. Фундамент для многоэтажного здания должен выдерживать высокие нагрузки и равномерно передавать их в грунт, иначе в процессе эксплуатации на сооружении могут появиться трещины. Выбирая вид основы, учитывайте тип грунта, глубину залегания грунтовых вод, вероятность землетрясений, климатические особенности и т.д. При этом важно, чтобы для основы использовались экологически чистые материалы, чтобы не загрязнять окружающую среду.
Парковка в стиле «андеграунд»
По словам экспертов, подземные паркинги получают все большее распространение. Они появляются как при возведении новых объектов, в том числе и жилья высокого класса, так и при реконструкции зданий в центре Петербурга под деловые или торговые комплексы.
К строительству готовы
Член-корреспондент РААСН, профессор, заведующий кафедрой геотехники СПбГАСУ Рашид Мангушев отмечает, что говорить о том, что какие-то проблемы, связанные с освоением подземных пространств, в частности, при строительстве паркингов, решены, — некорректно. В геотехническом отношении Петербург характеризуется большой толщей слабых водонасыщенных грунтов, в центральной части города дополнительно к этому добавляется уплотненная застройка историческими зданиями. И измениться эти обстоятельства никак не могут. «Другое дело, что сейчас мы накопили достаточный опыт, разработали и освоили современные технологии и оборудование, подготовили квалифицированные кадры, чтобы решать эти проблемы», — говорит он.
«Пожалуй, самой большой проблемой остаются сложные различающиеся даже в условиях одной строительной площадки инженерно-геологические и гидрологические состояния грунтов, а также не всегда качественно проведенные изыскания», — отмечает технический директор ООО «ГЕОИЗОЛ» Максим Зайцев.
Рашид Мангушев подчеркивает, что сейчас требуется разрабатывать не только сам проект, но включить в него геотехническое обоснование работ: заранее рассчитываются возможности устройства котлована в данном месте, устойчивость выбранной системы его крепления, оцениваются осадки окружающей застройки, если таковая имеется, и др.
«Это, конечно, несколько удорожает строительство, но, если мы хотим строить паркинги в центральной части города, альтернативы такому подходу нет. Пренебрежение предварительными расчетами и исследованиями только усложняет ситуацию, поскольку приходится исправлять уже сделанное. Подобный пример был недавно на одном крупном объекте известного застройщика, где плохо были спроектированы и выполнены дренажные работы, не учтен ряд конструктивных особенностей сооружения, и в результате подземные паркинги стали "всплывать". Проблему в итоге удалось решить, но и проще и дешевле было бы сделать предварительную оценку, а не переделывать работу уже в ходе строительства», — констатирует эксперт.
В центре особого внимания
По словам Рашида Мангушева, работа в центре города усложняется наличием плотной исторической застройки, влияние нового объекта на которую надо обязательно оценивать как на стадии проекта, так и в процессе строительства. «В ряде случаев приходится делать превентивное усиление фундаментов окрестных зданий и выполнять другие работы для предотвращения негативных воздействий не только на строящееся новое здание, но и соседние сооружения», — отмечает он.
С ним соглашается Максим Зайцев. «Различия при возведении подземных этажей зданий в исторической части города и в новых районах существенны с точки зрения принимаемых технических решений. Разнится и стоимость реализации проектов. При строительстве в новых районах или нет соседних зданий, или они построены на свайных фундаментах, благодаря которым существенно снижается влияние на новое здание», — говорит он.
По словам эксперта, в таком случае можно использовать технологию шпунтового ограждения котлованов, которое может быть временным. «При строительстве в условиях исторической застройки при проектировании ограждающих конструкций и фундаментов необходимо закладывать решения, минимизирующие влияние на соседние здания с учетом норм по допустимым осадкам. Как следствие, приходится закладывать необходимость усиления зданий соседней застройки, что не всегда осуществимо. К сожалению, расчеты могут быть идеальными только на бумаге. Реальные технологические осадки при производстве работ и человеческий фактор учесть зачастую довольно сложно», — признает Максим Зайцев.
Генеральный директор ГК «Еврострой» Оксана Кравцова добавляет, что с точки зрения технологий, в том числе и при создании подземных паркингов, все более популярными становятся автоматизированные парковки, когда автомобиль доставляется на место роботизированным механизмом. Такой подход позволяет увеличить количество машино-мест и создавать парковки на небольших земельных участках. «Именно такой двухуровневый подземный паркинг будет в клубном доме «Приоритет». Для создания подземной парковки в условиях нестабильных грунтов у нас ушел почти год: некоторые технологии впервые применялись в петербургском гражданском строительстве. В частности, для надежной гидроизоляции было выполнено шпунтовое ограждение с использованием расширяющегося герметика, а устройство свай проходило по технологии Jet Grouting, которая позволяет укреплять любой диапазон грунтов — вплоть до илистого», — говорит она.
Вторая жизнь. Холодный ресайклинг в дорожном строительстве
Повторное использование в дорожном ремонте изношенного асфальтового покрытия, перемешанного непосредственно на дороге с верхним слоем дорожного основания, с добавлением вяжущих и специальных добавок позволяет повысить скорость и экономичность проведения работ, при этом получая монолитную плиту основания с очень высокими и долговечными эксплуатационными характеристиками. Данная технология, называемая холодным ресайклингом (холодной регенерацией), активно используется в зарубежных странах, но в России пока только начинает распространяться.
По словам заместителя генерального директора по связям компании «Статус-Грунт» Максима Лебедева, в условиях изношенности дорожного фонда и бюджета, недостаточного для проведения капитального ремонта, местные власти вынуждены ограничиваться текущим ремонтом, который заключается в замене только защитного слоя (асфальтобетона). Большая часть региональных и межмунициапальных дорог в нашей стране устроены много десятилетий назад и рассчитаны были еще тогда на значительно меньшие нагрузки (6–8 т/ось). Их основания практически полностью разрушены, они не несут прочностных характеристик (материалы деградированы, переувлажненные участки, карсты, коррозия дорожного основания и т. д.). Большинство сегодняшних ремонтных работ можно сравнить с укладкой асфальта на «манную кашу»: деньги потрачены, а эффекта нет. Все дефекты дороги в короткие сроки вновь выходят на поверхность.
«В отличие от традиционного фрезерования и замены только верхнего слоя покрытия, технология холодного ресайклинга позволяет получить усиленную конструкцию дорожной одежды, создавая из материалов старого покрытия и дорожного основания новый гомогенный слой с более высокими прочностными характеристиками. Данный метод позволяет использовать 100% материалов старой дороги, сокращая сроки строительства в три раза и получая экономию бюджета до 20–30%, при этом оставаясь мерой текущего, а не капитального ремонта», — подчеркивает Максим Лебедев.
Выбирая технику
В работе по технологии холодного рециклинга используется специализированная техника — ресайклеры, в большинстве своем они импортного производства.
Директор по развитию бизнеса ООО «МС-партс» Александр Басионок отмечает, что конкуренция среди производителей ресайклеров существует, но она в разы ниже по сравнению с другой строительной техникой. «Далеко не каждый завод-изготовитель имеет возможность производить и держать по наличию в России технику для регенерации. Известная китайская компания XCMG это делает, имея постоянный склад ресайклеров на Дальнем Востоке и в Москве. Кроме того, XCMG отличается своей доступностью по стоимости и широким ассортиментом. Что касается новинок, то завод ежегодно дорабатывает существующие модели, опираясь на отзывы своих дилеров и заказчиков, а также регулярно выпускает новые модели.
Ресайклеры — это большие сложные и дорогие машины, продолжает тему региональный менеджер по продажам компании «ФАЙАТ БОМАГ РУС» Дмитрий Абрамов, поэтому рынок машин для регенерации и стабилизации невелик и составляет порядка трех десятков машин в год. «Основными игроками на этом рынке являются три производителя специализированной техники, в число которых входит компания BOMAG, выпускающая подобные машины с 1973 года. При выборе машины для стабилизации и рециклинга важно понимать, с какими вяжущими и в каких комбинациях придется работать на будущих проектах. Машины по запросу клиента комплектуются различными системами введения и дозирования воды и вяжущих материалов в асфальтогранулят», — добавил он.
Требуются стандарты
Несмотря на технологичность и эффектность метода холодного ресайклинга для ремонта и строительства дорог, по мнению экспертов, она пока в нашей стране активно не применяется. К сдерживающим факторам, отмечает Максим Лебедев, можно отнести неосведомленность о ее положительных аспектах и нежелании разбираться в них, а порой и просто лоббирование интересов местных АБЗ и карьеров лицами, принимающими решение на местах, отсутствие их прямой и реальной ответственности за полученный результат и экономическую эффективность решений.
«В связи с вышеизложенным огромные деньги расходуются нецелесообразно или с низкой эффективностью. Необходим более жесткий контроль за этим, особенно при реализации национального проекта "Безопасные и качественные дороги" (БКД). Правда, отдельные регионы используют эту технологию при ремонте дорог. В 2020 году мы отремонтировали по технологии холодной регенерации более 300 тыс. кв. м межмуниципальных дорог в Нижегородской области, сэкономив немалые деньги региону. Данная технология, на мой взгляд, — огромное подспорье в оптимальной реализации программ развития дорожной сети в РФ и, в частности, БКД», — сообщил Максим Лебедев.
В компании «Цитадель технология», занимающейся производством продуктов для стабилизации грунтов, также считают основным сдерживающим фактором серьезного внедрения в дорожную отрасль холодного ресайклинга отсутствие должной нормативно-правовой базы. В данном случае имеется в виду отсутствие национального стандарта по данной технологи. Хотя подвижки, отмечают специалисты, уже есть, в прошлом году приняли предварительный национальный стандарт по укреплению грунтов. Проектировщики неохотно идут на эту технологию. Им проще работать по старинке. Технология требует высококачественного инжинирингового сопровождения. Это и будет в дальнейшем точкой роста. Как только появятся инжиниринговые компании, обладающие компетенцией в проектировании и строительстве по указанной технологии, то и государственным заказчикам будет проще ее применять. Сегодня складывается парадоксальная ситуация: государственные заказчики проводят конкурсы на холодную регенерацию, подрядчики выполняют работу, а технические заказчики порой не знают, по каким нормативам принимать работы, подчеркивают эксперты.
Мнение: Александр Басионок, директор по развитию бизнеса ООО «МС-партс»:
— В линейке ресайклеров XCMG достаточно моделей, чтобы подобрать именно тот, который будет отвечать конкретным требованиям заказчика. К примеру, если дорожная организация работает исключительно в рамках стабилизации грунтов, то приобретение полноценного ресайклера нецелесообразно ,и ему будет вполне достаточно использовать более легкую модель в виде стабилизатора XCMG XL2103 или XL2503. Если же в планах работы с асфальтом или клиент рассматривает приобретение на перспективу с целью участия на объектах с разными требованиями, то, безусловно, стоит рассмотреть полноценный ресайклер типа XLZ2103 или XLZ2303. Весь модельный ряд XCMG представляет собой восемь машин, две из которых — стабилизаторы, шесть — ресайклеры.