Столбчатые фундаменты лучше всего подходят для легких построек – деревянных, каркасных, каркасно-щитовых домов. Они состоят из столбов-опор, заглубленных в грунт и выступающих из него наружу на одинаковую высоту. Для равномерного распределения нагрузки на верхних частях столбов обычно оборудуется объединяющий их ростверк. Располагаются столбы под всеми углами строения, а кроме того, под участками с максимальной нагрузкой и там, где пересекаются стены.
Столбы под фундамент могут быть изготовлены из различных материалов: бетона, железобетона, камня, кирпича и т. д. Выбор материала определяется конструктивными особенностями здания, прежде всего его весом. Чаще всего это монолитные блоки из железобетона. Для уменьшения давления на грунт опоры часто расширяют в нижней части.
Закладывают столбчатые фундаменты и под тяжелые здания, если из-за необходимости глубокого заложения ленточные становятся неэкономичными. Если сравнивать трудозатраты и расход материалов, то столбчатые в 1,5-2 раза экономичнее. Кроме этого, их можно обустроить очень быстро своими руками без привлечения тяжелой техники и большого количества рабочих. Ниже рассказывается, как сделать столбчатый фундамент самостоятельно, без лишних затрат.
Конструкция столбчатых фундаментов
Устройство столбчатого фундамента особой сложностью не отличается. Как уже было отмечено, основой этой конструкции является ряд столбов, погруженных в землю. Нижние их окончания называют основаниями, а верхние, на которых впоследствии устанавливается дом, оголовками. Последние располагают на одинаковой (40-50 см) высоте над поверхностью земли. Соответственно, это будет и уровень нижнего этажа. А зазор между ним и грунтом необходим во избежание сырости.
Столбы-опоры могут быть любой формы, но на практике обычно их делают круглого сечения. Объясняется это тем, что глубина заложения опор может доходить до 2 и более метров (ниже глубины промерзания). При их самостоятельном изготовлении скважины проще всего пробурить, используя ручной бур. Соответственно, и диаметр скважины выбирается из линейки диаметров продающихся буров: 150, 200, 250 и 400 мм.
Опоры можно изготовить из различных материалов. Приемлемым вариантом является кладка из кирпича, прочная и долговечная. Но тут возникает существенный недостаток – неудобство возведения. Кладка кирпичей внутри узкой скважины практически невозможна, а формировать столбы на поверхности земли и затем опускать их в яму – также неприятно.
Сваи можно сделать из прочного дерева. Брусья или бревна предварительно обжигают или обрабатывают антисептиками. Но и в этом случае, даже при наличии гидроизоляции, полностью предотвратить их постепенное разрушение обычно не удается. Этот вариант наименее надежен.
Лучше всего изготовить конструкции из монолитного железобетона. Он очень прочен на сжатие, а армирование столбчатого фундамента увеличивает и его прочность на растяжение. Силы, возникающие при морозном пучении, такому материалу нестрашны. К тому же и сама заливка столбчатого фундамента раствором бетона достаточно проста.
Ростверк обычно выполняется в форме железобетонной ленты, которую устанавливают поверх оголовков. Фундамент с ростверком увеличивает устойчивость конструкции, обеспечивая работу всех опор, как единого целого. Столбчато-ростверковый фундамент отличается такими несомненными достоинствами:
- его можно применять, несмотря на высокий уровень грунтовых вод, он хорошо работает, даже если грунты слабые и пучинистые;
- не требуется больших объемов земляных работ, он более прочен, чем чисто столбчатый вариант;
- не требуется применение тяжелой техники.
Изготовление столбов переменного сечения
Хотя столбы под фундамент неизменного сечения изготовить проще, меняющееся поперечное сечение с уширением основания предпочтительнее. Благодаря распределению нагрузки на большую площадь возрастает несущая способность основания. Немаловажно и то, что возрастает и противодействие морозному пучению грунтов – осуществить выдавливание столба такой формы эти силы уже не в состоянии.
Существует 2 способа закладки своими руками такого основания:
- Роется яма (чаще квадратного или прямоугольного сечения), с размерами на несколько десятков сантиметров большими размеров оголовка. Опалубка для столбчатого фундамента устанавливается в эту яму так, чтобы получить в результате изделие, по форме соответствующее одному из вариантов, представленных на рис. 1. Остается вставить в форму арматурный каркас и залить бетон. После его отвердевания опалубка снимается, а яма засыпается землей.
- Применение специализированной технологии ТИСЭ (технологии индивидуального строительства и экологии), созданной специально для того, чтобы можно было изготовить своими руками такие опоры без опалубки. Скважина бурится специально разработанным фундаментным буром ТИСЭ-ф, позволяющим в ее нижней части сделать расширение в форме полусферы. После этого в скважину можно заливать раствор без опалубки.
Особенности фундамента под гараж
Столбчатый фундамент является подходящим основанием под гараж, являющийся достаточно легким сооружением. Эту несложную конструкцию также по силам возвести даже начинающему мастеру. Опоры под гараж можно изготовить из асбестовых труб диаметром 15-20 см. Последовательность выполнения работ:
- буром или лопатой сооружаются скважины, диаметр которых на 10 см шире диаметра труб;
- асбестовые трубы разрезаются болгаркой на куски необходимой длины;
- для гидроизоляции трубы оборачиваются рубероидом или покрываются разогретым битумом;
- на дно скважины насыпается слой щебня или песка толщиной не менее 20 см и тщательно трамбуется;
- в скважину устанавливается труба, в промежуток между ней и грунтом заливается бетон или засыпается щебень, после чего бетоном заполняется труба.
Таким же способом можно изготовить опоры не только под гараж, но и под другие легкие сооружения.
Способы усиления столбчатых оснований
Усиление столбчатого фундамента – особый вид работ, предусматривающий при необходимости искусственное увеличение прочности грунта. Эта технология создает дополнительное взаимодействие между частицами грунта, который вследствие этого упрочняется.
Основные способы укрепления грунтов:
- Цементация – метод укрепления рыхлых песков при карстовых пустотах. Он заключается в закачке под большим давлением под опоры цементного раствора через специально проделанные скважины. Еще один способ закрепления песка, в том числе и мелкозернистого, – силикация. Чаще всего при этом методе под опоры сначала вводится хлорид кальция, а затем раствор жидкого стекла. Процесс трудоемкий и дорогостоящий, но дает хороший результат за счет значительного упрочнения грунта. Для пылевых и очень мелких песков хлорид калия заменяется фосфорной кислотой.
- Битумизация пригодна для скальных и песчаных грунтов. При этом методе в трещины, образовавшиеся в скважинах, специальным инъектором подают разогретый битум.
- Смолизация от последнего метода отличается нагнетанием не битума, а смеси карбамидной смолы и соляной кислоты. Получающийся гель хорошо склеивает между собой частицы песка. Метод хорош, но карбамидная смола стоит дорого.
Выводы напрашиваются сами собой: главными достоинствами столбчатых фундаментов являются их простота и экономичность, уменьшенный расход бетона и арматуры. А поскольку столбы можно формировать поочередно и без посторонней помощи, нет необходимости в одновременном приготовлении больших объемов бетона.
