Что такое ленточные щелевые фундаменты

Ленточный щелевой фундамент и его преимущества

Введение

При строительстве жилых и гражданских зданий в основном применяются ленточные сборные фундаменты, возводимые в отрытых котлованах. Эти фундаменты из-за высокой стоимости, значительного объема земляных работ, включая обратную засыпку, не всегда рентабельны. Кроме того, в работе таких фундаментов не участвует боковая поверхность, что уменьшает их несущую способность. Опыт показал, что все эти недостатки исключаются при устройстве ленточных щелевых фундаментов.

Определение ленточных щелевых фундаментов

ВНИИОСП им. Н. М. Герсеванова предложены ленточные щелевые фундаменты неглубокого заложения, которые применяются в связных неводонасыщенных грунтах. Процесс их устройства включает разработку узких одной или нескольких параллельных щелей с последующим заполнением дешевым товарным бетоном и объединением ростверковой железобетонной плитой в единую конструкцию. Поскольку технология устройства щелевых фундаментов исключает обратную засыпку бетонных стенок, то в работе участвует и их боковая поверхность. Проходка щелей может осуществляться баровыми землеройными машинами, цепными траншейными экскаваторами, машинами с дискофрезерными рабочими манипуляторами. Ширина щели, отрываемой такими механизмами, составляет 0,12-0,3 м, глубина — 1,2-2,5 м.

Исследование ленточных щелевых фундаментов

Результаты исследований, проведенных ВНИИОСП и НПО Союзспецфундаментстрой, позволили выявить особенности работы щелевых фундаментов, которые заключаются в следующем. Нагрузка на основание передается боковыми плоскостями, торцами стенок и подошвой плиты ростверка. В работу включается также заключенный между стенками массив грунта, за счет чего нагрузка передается в плоскости на уровне торцов стенок.

Оптимальное расстояние между стенками, соответствующее максимальной несущей способности фундамента, составляет 0,6 — 1,3 м. Таким образом, заключенное между стенками грунтовое ядро и грунт за пределами стенок можно рассматривать как часть бетонно-грунтового фундамента на естественном основании с глубиной заложения, равной высоте стенок. При этом, в отличие от традиционного ленточного фундамента, в щелевом фундаменте следует учитывать силы сопротивления, действующие по боковым поверхностям стенок.

Испытание ленточных щелевых фундаментов

Для определения фактической несущей способности щелевых фундаментов в юго-восточном районе Караганды на двух опытных площадках проведены испытания фрагментов. Первая площадка — со слоем твердой карбонатизированной супеси мощностью 1,7 м, подстилаемой 10-метровым слоем гравелистого суглинка. Три щели глубиной 1,35 м, шириной 0,13 м под однощелевой и двухщелевой фрагменты нарезались баром в слое супеси. Визуальный осмотр показал, что они хорошего качества с устойчивыми стенками.

Участки щелей длиной 1 м заделаны с обеих сторон вертикальными досками шириной 12,5 см. При бетонировании использовался бетон класса В15. В однощелевом фрагменте фундамента по верху бетонной стенки выполнен железобетонный ростверк размером в плане 1,0х0,3 м. В двухщелевом (расстояние между стенками в свету 0,6 м) стенки объединены ростверком размером 1,0х1,0 м. В обоих случаях ростверки опираются на грунт.

Нагружение фрагментов щелевых фундаментов осуществлялось с помощью гидродомкратов и анкерноупорной металлической балки. Реактивные усилия от домкрата через балку и арматурные тяжи воспринимались четырьмя анкерными сваями. Ступенчато возрастающие статические нагрузки прикладывались в геометрических центрах фрагментов. Испытания показали, что при максимальной нагрузке 600 кН на фрагмент однощелевого фундамента осадка его составляет 11 мм, двухщелевого при 900 кН — 10 мм.

Вторая площадка сложена сверху твердой супесью мощностью 2,0 м 1 типа по просадочности, подстилаемой слоем песка средней крупности мощностью до 5 м. Грунтовые воды залегают на глубине 5 м. Здесь испытывались фрагменты двухщелевых фундаментов с высоким ростверком и расстоянием между стенками 60 см — ФДЩФ-60 и 80 см — ФДЩФ-80 (рисунок 1). Испытания проводились в котловане глубиной 0,8 м, стенки расположены в слое просадочной супеси и опираются на пески.

Основание замачивалось через нарезанные баром дренажные, замкнутые между собой щели, устроенные по периметру испытуемых фрагментов фундаментов на расстоянии 1,0 м и через незабетонированные участки щелей.

Дренажные щели засыпаны щебнем. Заполнение котлована водой началось за 6 суток до испытания и продолжалось во время испытаний.

Программой испытаний предусматривалось определение несущей способности стенок с ростверком и без него. Первоначально нагрузка переда­валась до момента, когда подошва ростверка достигала грунта. Далее прикладывалась еще одна ступень нагрузки для плотного контакта подошвы ростверка с грунтом и затем производилась разгрузка домкрата до нуля с последующим испытанием фрагментов щелевых фундаментов с низким ростверком.

Выводы

Испытания показали, что несущая способность ФДЩФ-60 и ФДЩФ-80 с высоким ростверком составила соответственно 475 и 620 кН. Различие в несущей способности одинаковых пар бетонных стенок в равных условиях указывает на их взаимное влияние. С увеличением расстояния между стенами на 20 см их несущая способность возрастёт на 120—150 кН при разных ступенях нагрузки. При максимальной нагрузке 900 кН на ФДЩФ-60 с низким ростверком, его осадка составляет 10 мм; при максимальной нагрузке 1050 кН на ФДЩФ-80 с низким ростверком осадка составляет 16 мм. Несущая способность бетонных стенок при их равных осадках составляет 18-42 % от общей несущей способности фрагментов фундаментов с низким ростверком.

Испытания показали высокую несущую способность двухщелевых фундаментов. Их результаты позволили приступить к внедрению таких фундаментов в производство. Щелевые фундаменты применены при строительстве сочлененного пяти- и семиэтажного (в двух уровнях) жилого 48-квартирного панельного дома в микрорайоне Степной-IV(Караганда). Дом серии 97 имеет размер в плане 52,0 х 12,0 м. Щелевой фундамент запроектирован из двух параллельных бетонных неармированных стенок толщиной 0,13 м, высотой 1,3 м, объединенных лентой железобетонного ростверка высотой 0,45 м. Расстояние между стенками фундамента под пятиэтажную часть здания составляет 60 см в свету (нагрузка до 300 кН/м), семиэтажную — 80 см (нагрузка до 400 кН/м). Грунтовые условия такие же, как на второй опытной площадке.

Проект фундаментов выполнен НПО Союзспецфундаментстрой совместно с ВНИИОСП им. Н. М. Герсеванова, строительно-монтажные работы — ПСО Карагандажилстрой.

Технология производства ленточных щелевых фундаментов

Устройство фундаментов осуществляется после отрывки котлована и разбивочных работ. При этом оси щелей отмечаются деревянными колышками, забитыми в грунт. Принята следующая последовательность технологических операций при устройстве бетонных стенок.

Сначала осуществляется наводка рабочего органа баровой установки на ось щели. Время наводки составляет в среднем 3 мин, а сам процесс нарезки щели производится со средней скоро­стью движения установки 1 м/мин. Разработанный грунт (шлам) удаляется от кромок щели вручную. Вызвано это тем, что серийно выпускаемые баровые установки предназначены для нарезки мерзлого грунта на блоки и у них нет приспособления для удаления грунта в стороны.

При нарезке щелей под фундамент дома используется однобаровая установка на базе колесного трактора МТЗ-50 «Беларусь». В связи с тем, что при нарезке параллельных щелей колеса трактора, двигаясь по готовой щели, разрушают ее кромки, к нарезке второй щели приступают только после бетонирования предыдущей и набором бетоном 25 %-ной прочности.

Слой грунта, разрыхленный зубьями рабочего органа на дне щели, достигает высоты 35 см. Он уплотняется ручной трамбовкой массой 20 кг, представляющей собой трубу длиной 3,0 м с приваренным к ее нижнему торцу отрезком металлического уголка. По одному следу производится до 3 ударов.

Готовая щель может сохраняться без осыпания стенок несколько суток. Однако ее необходимо накрывать щитами. Проектные размеры щели принимаются по ее дну без учета участков заглубления и выхода рабочего органа из грунта.

Процесс бетонирования щели включает транспортирование бетонной смеси на строительную площадку, подачу ее к нарезанной щели, укладку и уплотнение бетона, уход за ним. Из автобетоновозов бетонная смесь литой консистенции укладывается в щель через плоские воронки, расположенные над ней с шагом 2,0 м. Щель бетонируется без перерывов до полного изготовления стенки.

Первоначально нарезаются и бетонируются все щели по продольным осям, затем — по поперечным рядам. При нарезке щелей в местах пересечений с готовыми бетонными стенками по­следние разрезаются баром без особых затруднений. Легче разрезаются бетонные стенки, выдержанные в течение двух-трех дней.

Одной из важных операций при бетонировании щелей является уплотнение бетонной смеси, поскольку от ее качества зависит прочность стенки. Бетонная смесь в щели уплотняется электромеханическим вибратором ИВ-113 с вибронаконечником.

Работающий вибронаконечник опускается на дно щели и оставляется в этом положении в течение 8-10 с. Затем его медленно извлекают, бетонная смесь заполняет освобождаемое им пространство. За одну проходку вибронаконечника уплотняется 0,5 м длины стенки. Оголовок стенки выводится на проектную отметку, затем производится уход за бетоном.

Работы по изготовлению бетонных стенок выполняет звено из 5 чел. За одну смену оно изготовляет до 100 м стенки. По окончании изготовления стенок устраиваются железобетонные ростверки, объединяющие щели в одну общую конструкцию — ленточный двухщелевой фундамент.

Источник

Технология строительства щелевого фундамента для частного дома

Щелевой фундамент является одним из наглядных примеров адаптации традиционного ленточного основания к глинистым грунтам. Отсутствие опалубки по всей высоте заливки и сокращение земельных работ существенно удешевляет стоимость строительства объекта. Щелевые фундаменты популярны для жилых домов малой этажности, гаражей, построек хозяйственного назначения и других строений.

Особенности щелевых ленточных оснований

Конструктивно щелевые фундаменты сопоставимы с монолитными ленточными основаниями, только вместо опалубки используется траншея. Внешне траншея чем-то схожа с щелью в земле, отсюда и название «щелевой» фундамент. Неровные борта земляной траншеи обеспечивают прочное сцепление грунта и залитой бетонной смеси.

Формирование нижней части щелевой опоры происходит посредством грунта, выполняющего роль опалубки под подошву фундамента. Таким образом, нагрузки на грунт со стороны строения передаются всеми поверхностями фундамента – опорной плоскостью и боковыми стенками, то есть фундамент передает полный спектр нагрузок вертикального и горизонтального направлений.

Закладку щелевых оснований производят в глинистых почвах. Заливкой бетонной смеси в распор траншеи создается жесткая пространственная конструкция, обеспечивающая устойчивость строения к весовым нагрузкам и выталкивающим усилиям морозного пучения. Изготовление щелевых фундаментов для домов, возводимых на песчаных почвах, не рекомендуется. Песок не удерживает геометрическую форму стенок, в результате осыпающийся грунт резко ухудшает качество заливаемой бетонной смеси и не способствует созданию работоспособного фундаментного монолита.

К достоинствам щелевых фундаментов относят:

• Существенное снижение трудоемкости строительных работ. Статистика утверждает, что переход на закладку щелевого фундамента сокращает объемы проводимых земляных работ практически в два раза, объемы работ с опалубкой – до 60-70%;
• Снижение затратной части по бетону — до 6% и по арматуре – до 20%;
• Возможность использования траншейных технологий в стесненных условиях при запрете проведения динамических воздействий на грунт, например, вблизи коммуникаций или около построенных зданий.

Главным недостатком оснований щелевого типа является ограничение его применимости:

• Допускается заливать только в глинистых грунтах, чтобы обеспечивалось сохранение формы траншеи при заливке бетонной смеси и ее уплотнении;
• Использовать только на непучинистых грунтах, поскольку морозные пучения высокой интенсивности способны выпучить и перекосить возведенный дом, за счет бокового сцепления фундамента с грунтом;
• На щелевых опорах не возводятся массивные постройки.

Взаимодействие щелевых оснований с почвой

При охлаждении воздуха в холодный период зимнего сезона начинается процесс промерзания почвы. В пучинистых грунтах характерен следующий процесс: по мере углубления фронта промерзания от поверхности земли в грунтовую толщу возникают касательные силы пучения, приложенные к боковым поверхностям фундаментов. При понижении температуры грунта величины удельных касательных и, соответственно, суммарных сил пучения Qf возрастают практически до 30 тс/м. Смерзание грунта в единое целое поддерживает лед, однако при весеннем потеплении лед теряет свои связующие свойства. При понижении температуры замерзшего грунта значения суммарных сил Qf достигают своего максимума и потом начинают снижаться. В процессе изменения касательных нагрузок пучения возможны два варианта событий:

1. При превышении нагрузок воздействия со стороны построенного дома над значениями показателей Qf будет соблюдаться устойчивость опоры, деформация пучения – нулевая;
2. При превышении значений Qf над нагрузками со стороны постройки фундамент теряет устойчивость и начинает перемещаться вверх вместе с замерзшим грунтом. При этом происходит отрыв подошвы фундамента от грунтового основания с образованием под ней объемной мини-полости. В процессе весеннего оседания постройки, связанного со снижением сил пучения, в образовавшуюся полость попадает грунт со стенок траншеи. Опора фундамента уже НЕ МОЖЕТ вернуться в исходное положение. Начинается крен всего строения, с годами все нарастающий.

Методики расчета

В зависимости от глубины заложения щелевые фундаменты подразделяются на два типа:

• Глубоко заглубленные — заложенные ниже глубины промерзания почвы;
• Мелкозаглубленные — применяемые на непучинистых почвах.

Применительно к опорам ленточного щелевого типа необходимо использовать указания свода правил СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*», регламентирующие расчеты фундаментов по двум группам предельных состояний (п.5.1.2):

• Расчеты по несущей способности, относимые СП к первой группе предельных состояний, куда вошли разрушения конструкции, потеря устойчивости положения и т.п.;
• Расчеты по деформациям, отнесенные СП ко второй группе предельных состояний, в число которых вошли недопустимые перемещения и т.п.

Щелевые конструкции оснований дома, залитые ниже глубины промерзания необходимо рассчитывать на устойчивость от касательных сил пучения и по деформациям осадок. Мелкозаглубленные щелевые основания, залитые в пучинистых почвах, дополнительно рассчитывают по деформациям пучения. Справочные значения удельных касательных сил пучения приведены в табл. 6.10 СП 50-101-2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений». По ним определяется расчетная нагрузка на фундамент для принятия решения о применимости щелевого ленточного основания.

Этапы строительства

При изготовлении щелевых оснований выполняются следующие этапы работ:

1. Земляные работы по рытью траншеи в соответствии с проектом;
2. Установка опалубки надземной части на необходимый уровень – будущий цоколь дома;
3. Армирование в соответствии с проектом;
4. Заливка бетонной смеси;

Земляные работы

Прокладка траншеи начинается со снятия верхнего плодородного слоя и использования его (при необходимости) для выравнивания площадки.

Траншея выкапывается такой же ширины, как ширина фундамента. Глубина траншеи определена в проекте. Боковые грани траншеи должны быть ровными и не обрушаться во время всех подготовительных работ. Если прошел дождь, то образовавшиеся лужи обязательно осушаются. А «поплывший» грунт срезается до сухого слоя.

Допускается расширение нижней части траншеи для опорной подошвы ленточного монолита. Устройство песчаной подушки не является обязательным для монолитных фундаментов глубокого заложения, а иногда может навредить. Если подушка из песка укладывается, необходимо виброуплотнение.

Обустройство опалубки надземной части

Выставляем опалубку и укрепляем боковыми подпорами.

Для подготовки цоколя дома выставляют опалубку по высоте цокольной части от уровня поверхности грунта. Допускается изготовление цоколя как самостоятельной конструкции из кирпичной кладки или блочного типа.

Армирование

Укладываем арматурный каркас в траншею.

Армирование производится вязкой арматуры. Особое внимание уделяется углам. Более подробно смотрите в материалах: армирование углов ленточного фундамента, как подобрать диаметр арматуры для ленточного фундамента.

Укрепляем опалубку дополнительными поперечными перемычками сверху.

Заливка бетонной смеси

При подготовке бетонной смеси принято ее готовить, как минимум, на 10% больше расчетной потребности, полное заполнение раствором всех неровностей в грунте.

В подготовленную траншею заливают приготовленную бетонную смесь. Оптимальным вариантом считается заливка непосредственно после подготовки траншеи, пока подсыхающие глинистые края не начали осыпаться. Для укрепления бетонной основы проводится процесс уплотнения, в результате щебень/гравий ложатся максимально плотно с удалением излишков воды и воздуха. Вариантами уплотнения являются штыкование либо виброуплотнение.

Снимаем опалубку и убираем плодородный слой почвы внутри фундамента.

Заключение

Практика строительства легких зданий подтвердила экономичность использования щелевых ленточных оснований. Однако специфика применения этого типа оснований в зависимости от категории грунта требует высокой квалификации проектировщиков в части выполнения расчетов на устойчивость и деформации фундаментов домов. Нередко строители не проводят изыскания для определения свойств грунта на новостройке, а конструкцию фундамента принимают, перестраховываясь, как для сильнопучинистых грунтов, что приводит к удорожанию строительства. Грамотно обоснованное решение щелевого фундамента уменьшит трудоемкость строительства и сократит сроки возведения дома.

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Источник