Как делают фундамент для многоэтажного дома

Обновлено: 19.05.2024

Как делают фундамент под многоэтажные дома

Высотные здания строятся уже почти сто лет, однако в мире до сих пор нет их единой чёткой классификации. Если в Нью-Йорке, Токио или Шанхае небоскрёбы возводятся по чисто экономическим причинам (слишком дорогая земля), то в Европе, России или Арабских Эмиратах причины немного другие — тут на первый план выходят личные амбиции или вопрос политического престижа. Можно провести аналогию со знаменитыми сталинскими высотками, самая известная из которых — главное здание МГУ с высотой шпиля 239 метров — почти полвека была самым высоким зданием Европы и попала в книгу рекордов Гиннеса.

Так или иначе, по прогнозам, несколько десятилетий спустя проблема нехватки городского пространства затронет все крупнейшие мегаполисы. Нет ничего удивительного в том, что в центре российской столицы активно застраивается район Москва-Сити, в котором на сегодня возведено уже 20 зданий, чья высота превышает 200 метров. Здания, которые по российской классификации относятся к первой категории ответственности (выше 100 метров) уже есть в Екатеринбурге, Ханты-Мансийске, Новосибирске, Грозном. А в Санкт-Петербурге, невзирая на крайне сложный характер грунтов, возводится грандиозный Охта-центр с расчётной высотой 463 метра. Это здание после окончания строительства сразу на 135 метров превзойдёт московский «Меркурий Сити Тауэр» — самое высокое на сегодня многофункциональное здание в Европе.

Строительство высотных зданий сопряжено со множеством проблем. Но если безопасность надземной части зданий связана с качеством материалов и человеческим фактором, то подземная их часть подвергается гораздо большему числу рисков. Просчитать и предвидеть их все не способен самый мощный терабайтовый компьютер. Поэтому проектирование фундаментов высотных зданий является, пожалуй, самым сложным и ответственным моментом в процессе строительства. От успешного проведения начального этапа работ зависит вся дальнейшая судьба небоскрёба и зданий, расположенных по соседству.

Как выбирают тип фундамента высотного здания

Какие нюансы нужно учитывать при проектировании фундамента высотного здания? Прежде всего, конечно, его высоту и конструктивные особенности. Дом может быть одиночной башней или целой группой зданий разной этажности, объединённых общим стилобатом. Ещё римский архитектор Витрувий две тысячи лет назад заповедовал придерживаться пирамидальной формы высоких зданий.

Естественно, чем выше здание, тем сильнее оно давит на основание фундамента. Общая вертикальная нагрузка может достигать астрономических значений.

Важность геологических изысканий

Такое давление способен выдержать далеко не всякий грунт. Инженерно-геологические изыскания — одно из важнейших подготовительных действий при подготовке проекта строительства высотных зданий. Участок под застройку подвергается ультразвуковому сканированию, в земле пробуриваются скважины глубиной до 100 метров. На разных отметках забираются пробы грунта для определения их состава. Общее правило — чем плотнее и твёрже грунт, тем лучше. Идеальный вариант — устройство фундамента высотного здания в скальном грунте. Плотная порода будет помогать элементам фундамента справляться с вертикальными и горизонтальными нагрузками.

В целом строительство высотных зданий возможно на разных грунтах, от пластичных глинистых до скальных. Однако для каждого вида грунтовых условий необходимо подобрать свой тип фундамента.

Величина вертикальной нагрузки на основание и характеристики грунта — два основных фактора, влияющие на выбор типа фундамента высотного здания. Однако тщательному учёту подвергаются и другие факторы:

наличие сейсмической активности или напряжений пород природного и техногенного происхождения в регионе строительства;
присутствие источников грунтовых вод, подземных рек, плывунов, карстовых пустот и других подземных аномалий;
расположение крупных объектов капитального строительства по соседству;
проходящие в непосредственной близости транспортные коммуникации, тоннели метро, газо- и водопроводы и другие объекты, которые могут либо повлиять на целостность фундамента, либо пострадать в результате неизбежной усадки грунта;
климатические факторы — прежде всего сезонные перепады температур, частота гроз и скорость ветра. Его сильные порывы на высоте 300–400 метров, равно как и термическое расширение материалов, а также удары молний могут вызвать весьма ощутимые разовые нагрузки на всю конструкцию здания, в том числе на фундамент.

Типы фундаментов

Проведя всесторонний компьютерный анализ данных инженерных и геологических изысканий, авторы проекта могут выбирать тип фундамента высотного здания. Вот его основные типы:

Фундамент на естественном основании.
Свайно-плитный фундамент (СПФ).
Свайные фундаменты глубокого заложения.

Последний тип фундаментов может устраиваться с выемкой грунта и без неё. В первом случае применяются забивные или вдавливаемые сваи. Во втором — буровые сваи, опускные колодцы-кессоны и полые сваи из стальных труб.

Плитные фундаменты

Фундамент на естественном основании (без забивки свай) подходит для строительства сравнительно невысоких зданий (до 75 м), относящихся ко второй категории ответственности. Как правило, фундамент представлен монолитной железобетонной плитой толщиной от 1 до 2,5 метра. В отдельных случаях, когда отсутствуют или маловероятны риски смещения грунта, возможно применение традиционных ленточных и столбчатых фундаментов. Однако плитный фундамент всё равно считается более предпочтительным. Его применяют и при возведении зданий первой категории ответственности (высотой до 100–120 метров). В местах максимальных нагрузок плита снабжается рёбрами жёсткости. Как правило, это области расположения колонн и пилонов.

Данный вид фундамента применён в сталинских высотках. Там горизонтальная основная плита имеет коробчатое вертикальное усиление по периметру. Такая конструкция за шесть десятков лет вполне доказала свою надёжность, учитывая, что высота семи московских небоскрёбов эпохи СССР превышает 200 метров.

Свайные фундаменты

Современные проектировщики склоняются, однако, к более универсальным свайным или комбинированным конструкциям, предоставляющим возможность строить высотные здания на разных типах грунтов.

При строительстве зданий высотой до 200 метров применяются забивные и задавливаемые сваи сечением 300 x 300 и 350 x 350 мм.

При большей высоте зданий обычно под будущим зданием выкапывается котлован, глубина которого зависит от количества помещений, расположенных по проекту под землёй. В этом случае стены котлована подвергаются дополнительному усилению железобетоном, которое защищает фундамент от горизонтальных нагрузок. Фундаменты глубокого заложения предусматривают применение бетонных и стальных свай диаметром до 2 метров и длиной до 83 метров. Именно такие сваи были применены при строительстве Охта-центра на болотистых грунтах Васильевского острова.

При проходке сверхплотных и скальных грунтов применяются опускные колодцы, которые при достижении необходимой глубины заливаются бетоном, становясь обсадной трубой. Именно такую технологию применяют при строительстве сверхвысоких зданий в ОАЭ и Саудовской Аравии, где под относительно неглубоким слоем песка таятся труднопроходимые скальные породы.

Если в зоне строительства присутствуют подземные воды, используются колодцы-кессоны. Вода выдавливается из них при помощи сжатого воздуха.

Комбинированные фундаменты

Комбинированные свайно-плитные фундаменты являются наиболее сложными в плане монтажа, однако позволяют обеспечить устойчивость высотного здания в условиях разнородных грунтов. Примером может опять-таки служить здание Охта-центра в Северной столице.

Суть технологии состоит в том, что оголовки свай привариваются на дне котлована к балкам бетонного ростверка. В Санкт-Петербурге он двуслойный. Нижняя плита, соединённая со сваями, служит опорой для верхней плиты, служащей непосредственной опорой задания. В результате уменьшается давящий и изгибающий момент в отношений оголовков свай. Кстати, такая же схема применена при устройстве фундаментов ряда высоток Москва-Сити.

Теория и практика

Из-за недостатка практического опыта устройства СПФ высотных зданий данная область пока не отражена в ГОСТах и СНиПах. Строители-практики выработали следующие правила:

несколько свай большой длины всегда лучше большого количества свай коротких. Чем дальше от края фундамента, тем короче должна быть свая;
максимальные нагрузки на сваи идут по углам и вообще по периметру здания;
грунт под плитой должен быть переуплотнён — для этого при разработке котлована производится недобор одного–двух метров грунта, а при устройстве свай делается предварительная скважина на 10 % уже диаметра сваи. Когда свая и плита встают на место, грунт принудительно уплотняется.

Учитывая уникальность высотных зданий первой категории ответственности и несовершенство существующей нормативной базы, при строительстве высотных зданий рекомендуется вести постоянный мониторинг состояния грунтов, свай, ростверка и ограждающих бетонных конструкций.

На что следует обратить внимание при устройстве фундамента

Не следует забывать, что существуют первичная и вторичная усадка грунта. Причём после того, как на фундамент начнёт давить вся тяжесть двухсотметровой высотки, деформация грунта может принять критические значения.

При устройстве свайных и комбинированных фундаментов следует обязательно определять области максимальной вертикальной нагрузки. Это места соприкосновения с фундаментом несущих стен, колонн и пилонов. Если в здании присутствует стилобат, места максимальных нагрузок следует выявлять особенно тщательно.

Поиск новых путей

Помимо классических, прошедших проверку временем фундаментов с вертикальными сваями, появились смелые проекты, предусматривающие диагональное расположение свай. Так, изобретатель Амир Сафин запатентовал проект, в котором свайный фундамент представляет собой горизонтальный ростверк, от которого под разными углами вниз отходят залитые бетоном полые металлические сваи, образующие под землёй гиперболоид вращения (нечто вроде песочных часов). Насколько жизнеспособна такая технология, должно показать время.

На сегодня в мире наиболее распространена технология устройства свайного или свайно-плитного фундамента глубокого заложения с выемкой грунта и монтажом заграждения по периметру («стена в грунте»). Она обеспечивает максимальную устойчивость конструкции и надёжную гидроизоляцию цоколя и подземных помещений и фундамента в целом.

Фундамент МКД

От устойчивости, прочности и надежности фундамента в многоквартирном доме зависит долговечность постройки. Несущая конструкция принимает нагрузку дома и равномерно ее распределяет

Виды фундаментов

При постройке зданий применяют следующие виды фундаментов по типу конструкции:

свайные;
ленточные;
стаканные;
свайно-ростверковые;
плитные;
столбчатые.

Основа здания бывает сборной, монолитной и сборно-монолитной. Выбор фундамента зависит от условий участка: особенностей ландшафта, уровня грунтовых вод, вида и состояния почвы.

По материалу изготовления фундаменты подразделяются на каменные, железобетонные, ячеистобетонные.

В возведении многоквартирного дома используются ленточные, свайные и железобетонные фундаменты. Другие виды мало распространены при постройке жилых многоэтажек.

Ленточный

Выглядит как лента, проходящая под несущими стенами – по периметру дома и под внутренними простенками или массивными деталями типа колонн.

Материалы изготовления – бут, бетон (или оба одновременно), железобетон, кирпич. Основа бывает монолитной или сборной. Чтобы быстро возвести дом, используют готовые блоки, не дожидаясь, пока материал наберется прочности. У данного способа есть недостатки: влага проникает в участки блочных стыков, которые могут не выдержать напряжения, и тогда фундамент разорвется.

Монолитный возводят с опалубкой. Фундаменты из бута укладывают на раствор из бетона с армированной сеткой. Ширина основы из рваного бута – 0,6 метра, из бутовой плиты – 0,5 метра.

Чаще используют бетонный и железобетонный монолит 35-50 сантиметров ширины (на 20 процентов шире стены).

На ленточном фундаменте возводят многоэтажные кирпичные или силикатные дома, железобетонные здания, каменные, блочные и газобетонные строения. Ленточная основа выдерживает тяжесть двух- и трехэтажных построек. Можно без риска обустраивать подвальное помещение или цокольный этаж. Работы выполняются быстро и без сложности. Дорогостоящими будут только материалы – цемент, щебень, песок, арматура.

По глубине заложения ленточные фундаменты делятся на:

заглубленные (кирпичные, бетонные строения).;
мелкозаглубленные (одноэтажные дома из кирпича или дерева).

Свайный

Экономичный, надежный и популярный в многоэтажном строительстве тип фундамента. Водянистая почва, заболоченная местность – предпосылки выбора данного вида. Сваи забивают на такую глубину, чтобы внизу ощущался устойчивый грунт. Как вариант, под сваи дополнительно ставят железобетонные «подушки».

Сваи бывают двух видов:

В первом случае сваи забивают в почву, во втором – в скважину закладывают арматуру и заливают бетон.

Железобетонный

Целесообразно использовать ЖБ-конструкции при сухом и стойком грунте. В монолитном фундаменте МКД (многоквартирный дом)главный материал – заливной железобетон, выдерживающий нагрузки и грунтовые колебания. Роют котлован, ставят крепкую арматуру (соотношение железа и бетона 2:3), засыпают слой песка и непрерывно при помощи насоса загружают бетон. Начинают с углов, разветвлений и краев, заканчивают внутренними деталями стен. Производят виброуплотнение залитой смеси, армирование стыков несущих стен. Составные конструкции укладывают с помощью строительной техники. Их преимущество – в простоте и скорости постройки здания.

Ремонт фундамента

Ремонт фундамента МКД планируют после тщательного обследования с использованием специализированных инструментов и неразрушающих технологий. В техническом заключении отмечают состояние прочности, морозоустойчивости и степень противостояния внешним воздействиям. Потрескавшиеся несущие стены, перегородки и перекосившиеся элементы конструкций – основания для проведения ремонтных работ.

В зависимости от степени изношенности фундамент полностью обновляют, углубляют или расширяют.

Гидроизоляция фундамента

Для сохранения сухости и тепла фундамент защищают от грунтовых вод и осадков – производят гидроизоляцию. Это предотвращает деформацию стен ниже уровня грунта и препятствует набуханию материала от влаги. Попав внутрь конструкции, вода разрушает и арматуру, что приводит к трещинам в стенах и смещению строения. В результате страдает внутренняя отделка дома, появляются плесень и сырость в квартирах.

Традиционные способы гидроизоляции фундамента:

В зависимости от выполняемых задач гидроизоляция классифицируется на:

вертикальная;
горизонтальная.

Заключение

В основе строения лежит фундамент, определяющий прочность и надежность здания. Грамотное и рациональное его возведение гарантирует дому долговечность, а его жильцам – безопасность и комфорт проживания.

miha_top

Строительство жилых домов является одной из важных отраслей строительства. Жилье строят всегда и везде - без этого просто нельзя обойтись. Строительство жилья бывает разным: это высотное или малоэтажное строительство, кирпичное или монолитное и т.п. Сегодня я хочу показать несколько основных стадий строительства монолитного многоэтажного дома. Для лучшей наглядности будут использованы фотографии строительства разных домов.

Первая стадия непосредственно строительства дома - это земляные работы. Т.е. сначала выкапывают котлован под фундамент будущего здания. После того, как котлован готов, идет забивка свайного поля. Сваи забивают не всегда, но в нашем городе это делается довольно часто. Нужны сваи или нет - зависит от геологических условий выбранного под строительство места.
На фотографии слева как раз показан участок свайного поля. Справа как раз расположилась техника для первого этапа строительных работ - экскаватор для разработки котлована и машина для свайных работ.

Вот еще одна машина для свайных работ. Такие машины разные - какой работать, зависит от вида проводимых свайных работ и от типа используемых свай. Как правило, у нас в городе используют либо забивные сваи либо буронабивные (буроинъекционные). Забивные сваи - это обычно железобетонные стержни. Для погружения их в грунт требуются только специальные устройства. Поэтому в индивидуальном строительстве они применяются достаточно редко. Накладывают отпечаток высокая стоимость самих свай, а также аренда техники.
Чаще всего используют буронабивные сваи. Сначала специальным буром в почве проделывается отверстие, в которое затем машиной вставляется армированный каркас. Затем скважина заполняется бетонным раствором, который заполняет собой все пустоты.

Вот здесь как раз показан процесс подготовки скважины для будущей буронабивной сваи.

Свайное поле поближе. Здесь видны буронабивные сваи.

Общий вид

Затем делается фундамент. Это основа любого здания, залог того, что конструкция простоит долгие годы без деформаций. Главная функция фундамента - нести на себе массу постройки, и ключевое требование к нему - прочность. Фундаменты тоже бывают разные, например монолитные (плитные) и сборные. При многоэтажном строительстве используется плитный фундамент. Такой фундамент устойчив к любым видам деформаций и очень хорошо справляется с вертикальными максимальными нагрузками без значительных потерь его функциональных качеств. Так как это монолитный фундамент, то основным его элементом является заливной железобетон. Он хорошо выдерживает нагрузки и сдвиги грунта. В вырытый котлован устанавливается каркас из арматуры, который затем заливается бетоном. Причем заливка идет непрерывная. На фото показан уже залитый монолитный фундамент

Покрупнее. Зимой после заливки бетон накрывается специальным материалом. Делается это для прогрева бетона, что способствует сохранению прочности бетона.

Ну а затем идет строительство этажей будущего дома. Так как дом у нас монолитный, то основные задачи при таком строительстве - это подготовка армированного каркаса и последующая заливка каркаса бетоном.

Торчащая из бетона арматура - это будущая основа каркаса будущих же стен.

Когда каркас готов, его заключают в опалубку. Опалубка создает форму и размеры будущей стены, колонны и перекрытия. После того, как опалубка собрана и происходит процесс заливки бетоном. Заливка происходит с помощью бетононасов. Пока этажность здания не высокая, используются автобетононасосы.
На фото видно автобетононасос - это белая машинка с вытянутой синей стрелой. По этой стреле как раз и направляется бетон.

Между прочим, перед тем, как собирать армированный каркас или заливать его бетоном, происходит очистка территории от пыли и различных элементов (камни, песок и пр.). Делается это специальными воздушными пылесосами, а выглядит это как фото ниже.

Автобетононасос покрупнее - в момент, когда к нему подъехал миксер с бетоном.

Вот так заливаются стены здания

А вот, собственно, и процесс сборки армированного каркаса. Арматура в каркасе направленна как вертикально, так и горизонтально.

Проемы в каркасе делаются сразу же.

На верхние этажи бетон доставляют специальным насосом или же краном, используя для этого "колокольчик".

Вот так заливается бетон при помощи крана и "колокольчика" - один нажимает на рычаги, другой направляет поток.

Кран также используется и для подъема на этажи других строительных материалов - опалубки, арматуры, балок.

Для строительства плиты перекрытия (это будущий пол или потолок квартиры) также нужен армированный каркас.

Но вначале устанавливается опалубка (на фото), а затем уже на опалубке собирается каркас из арматуры, который также заливается бетоном.

Но строителям нужно точно знать, где будут проходить границы перекрытия, где будут располагаться отверстия, стены, колонны и прочие элементы. Для этого на стройке нужен геодезист, который с помощью различных приборов (как на фото) и произведет точную разбивку местоположения вышеперечисленных элементов.

Основа здания - монолитный каркас. А вот различные перегородки и балконы делаются из кирпича (на фото) или строительных блоков. И тут уже не обойтись без каменщиков, которые и выполняют данные работы.

Балконы - из кирпича, фасадные стены и перегородки - из блоков.

Это только часть строительства дома. Тут еще не обойтись без отделочных работ - как внешних (устройство фасада), так и внутренних. Но об этом расскажу в другой раз.