Технология устройства фундаментов

Лекция 2

(заочное отделение)

Технология различных видов работ в строительстве

Технология устройства фундаментов.

Монолитный железобетон.

Армирование.

Каменная кладка

Технология устройства фундаментов

Промышленные здания и сооружения передают нагрузку от своей массы, включая полезную нагрузку, через фундаменты на грунтовое основание. Исходя из несущей способности основания и действующей на него нагрузки, конструктивное решение фундаментов может быть различным.

Для большинства малоэтажных гражданских и промышленных зда­ний подходят ленточные фундаменты. Ленточные фундаменты отно­сятся к фундаментам мелкого заложения, передающим нагрузку на грунты основания, преимущественно через подошву. Такие фундамен­ты возводят в открытых котлованах. По условиям изготовления их подразделяют на монолитные, сооружаемые непосредственно в котло­ване, и сборные, монтируемые из элементов заводского изготовления.

Ленточные фундаменты используют для передачи нагрузки на ос­нование от стен зданий или ряда колонн. В плане они могут состоять из одинарных и перекрестных лент; первые обычно устраивают под стены, а перекрестные - под сетку колонн. Для одноэтажных зданий, включая промышленные, вместо сплошных фундаментов часто приме­няют столбчатые, которые через колонны (стойки) воспринимают на­грузку от каркаса здания и через ранд-балки (обвязочные балки) - на­грузки от стенового ограждения.

Значительное заглубление ленточных фундаментов, близкое взаим­ное расположение несущих стен вынуждают разрабатывать котлованы под всей площадью здания. Обычно разрабатываемый грунт нужно увозить с площадки в отвал и привозить грунт для обратной засыпки пазух.

В грунтах со слабой несущей способностью глубина заложения фундаментов значительно увеличивается, а это заставляет устраивать ленточные фундаменты с развитой опорной частью, что приводит к резкому увеличению расхода бетона.

Переход к строительству многоэтажных зданий привел к увеличе­нию нагрузок на основания, что потребовало найти новое конструк­тивное решение фундаментов, способных воспринимать повышенные нагрузки или использовать свайные фундаменты. Сваи применяют для устройства фундаментов под различные здания и сооружения, повы­шения несущей способности слабых грунтов, шпунтовые сваи - для укрепления стенок котлованов от обрушения.

Применение свайных фундаментов вместо сборных ленточных фундаментов позволяет резко сократить объем земляных работ, уменьшить объем монолитного или сборного железобетона на уст­ройство фундаментов и стен подвала, сократить сроки работ и стои­мость устройства фундаментов. Свайные фундаменты, в отличие от ленточных, характеризуются меньшими по величине и более равно­мерными осадками.

Для зданий повышенной этажности, при ослабленных грунтах, раз­ной несущей способности основания под различными частями возво­димого сооружения и других техногенных факторах в качестве фунда­мента устраивают монолитную плиту (сплошной фундамент) под всем сооружением. Фундаментные плиты разрезаются в плане только оса­дочными швами, плиты обеспечивают жесткость здания и совместную работу фундамента и надземной части сооружения. Сплошные фунда­менты резко снижают неравномерность осадки отдельных частей со­оружения.

Виды ленточных фундаментов и технология их устройства

Монолитные ленточные фундаменты. Ленточные фундаменты под стены устраивают в основном монолитными или из сборных бло­ков. Монолитные железобетонные ленточные фундаменты выполня­ют в виде нижней армированной ленты и неармированной или мало армированной фундаментной стены, выше которой устраивают стены здания.

Процесс возведения фундаментов и стен из монолитного железобе­тона включает разбивку осей фундаментов, устройство опалубки, сборку и установку арматуры и бетонирование. Выбор технологии воз­ведения фундаментов зависит от конструктивных решений фундамен­тов и самих зданий, а также от имеющегося технологического обору­дования и механизмов.

На выбор типа опалубки влияет вид бетонируемых конструкций и их повторяемость. Выбирают опалубку на основе технико-эконо­мических расчетов по возможным вариантам. Определяющие пока­затели - затраты материалов и труда, себестоимость одного оборота опалубки.

При большой повторяемости фундаментов небольшого объема и простой формы применяют инвентарные металлические блок-формы, устанавливаемые на место краном. Блок-формы могут изготавливаться неразъемными, разъемными, и трансформируемыми; последние изме­няют свои размеры и форму путем раздвижки с последующей фикса­цией элементов специальными устройствами. В отдельных случаях мо­жет применяться стальная инвентарная опалубка из пространственных блоков или крупных щитов, несъемная опалубка из плоских или про­странственных железобетонных элементов, мелко- и крупнощитовая опалубка с палубой из водостойкой фанеры.

Монтаж арматуры выполняют укрупненными элементами в виде сеток и пространственных каркасов. Нижнюю арматурную сетку фун­дамента устанавливают до монтажа опалубки. Для создания защитного слоя бетона устанавливают фиксаторы в шахматном порядке с шагом 1 м. Далее устанавливают арматурные каркасы и закрепляют их с по­мощью фиксаторов. Временные крепления с каркасов снимают после их приварки к сетке подошвы фундамента. Отдельные стержни сеток и каркасов на месте их установки необходимо соединить на сварке. По завершении опалубочных работ на захватке приступают к установке опалубки.

Опалубку ленточных фундаментов постоянного поперечного сече­ния собирают в зависимости от высоты фундамента. При высоте 2...2,5 м щиты устанавливают последовательно вертикально, соединяя их между собой на замках, временно раскрепляют инвентарными, под­косами. К ним присоединяют схватки, а затем опалубочные плоскости соединяют стяжками. Щиты второго яруса закрепляют на нижних по­сле рихтовки установленной опалубки и располагают их горизонталь­но. При высоте ленточного фундамента более 2,5 м конструктивное решение опалубки должно быть предложено в технологической карте.

Щитовая опалубка ленточных фундаментов переменного попереч­ного сечения может сначала собираться для нижней части фундамента в виде плиты, верхняя часть опалубки может быть установлена до и после бетонирования нижней части фундамента.

Перед укладкой бетонной смеси необходимо тщательно подгото­вить грунтовое основание. Рыхлые, органические и подобные грунты должны быть удалены, места перекопки грунта следует заполнить уп­лотненным песком или щебнем,

Для достижения монолитности железобетонных фундаментов бето­нирование необходимо вести непрерывно, не допуская образования швов. Бетонную смесь укладывают слоями толщиной 20...30 см, каж­дый последующий слой укладывают после уплотнения предыдущего и, как правило, до начала его схватывания.

Ленточные фундаменты бетонируют в зависимости от конструк­тивных особенностей в один, два и три этапа (рис. 1).

Одноэтапное послойное бетонирование применяется при устройстве ленточных фундаментов прямоугольного сечения в распор или переменного сече­ния при площади поперечного сечения менее 3 м². Ленточные фунда­менты со ступенями при площади поперечного сечения более 3 м бе­тонируют в два этапа: сначала ступени, затем стену. В три этапа бето­нируют ленточные фундаменты с подколонниками, применяемые в каркасных зданиях.

Рис. 1. Бетонирование ленточных фундаментов:

а - столбчатого при непрерывной подаче бетонной смеси; б - то же, бетонируемого ступенями, в -ступенчатого бетонируемого с использованием виброхобота; г - конструктивное решение фундамента; 1- опалубка фундамента; 2 - бадья с бетонной смесью; 3 - рабочая площадка; 4 - вибра­тор; 5-бетон; 6 - звеньевой хобот; 7 - продольное армирование; 8 - поперечная арматура, 9 -бетонная подготовка; 10 - уплотненный грунт; 11- оклеечная гидроизоляция

 Особенности бетонирования стен подземной части здания зависят от толщины и высоты стен, а также от вида опалубки. Разборно-переставную щитовую опалубку устанавливают в два приема: вначале с одной стороны на всю высоту стены, а после установки арматуры -с другой. При большой высоте и толщине стены опалубку второй сто­роны устанавливают поярусно в процессе бетонирования. Если опа­лубку устанавливают на всю высоту стены, то в опалубке предусмат­ривают отверстия для подачи бетонной смеси. Опалубку стен толщи­ной более 0,5 м можно возводить на всю высоту стены с подачей бе­тонной смеси сверху с помощью хоботов.

Технология бетонирования стен зависит от конструкции опалубки. Может быть предусмотрена поярусная укладка бетонной смеси на вы­соту 400...600 мм при высоте яруса наращиваемой опалубки в тех же  пределах. При бетонировании стен в разборно-переставной опалубке высота участков, выполняемых без перерыва, не должна превышать 3 м. При большей высоте участков стен, бетонируемых без рабочих швов, необходимо устанавливать перерывы в бетонировании продолжитель­ностью 40... 120 мин для осадки бетонной смеси и предупреждения об­разования осадочных трещин.

При длине стены более 20 м ее делят на участки по 7... 10 м и на границе участков устанавливают разделительную перегородку.

Ведущим процессом при устройстве фундаментов является бетони­рование, поэтому количество рабочих в каждом потоке (установка опа­лубки, укладка арматуры, бетонирование, разборка опалубки) опреде­ляется по ведущему потоку. Необходимо, чтобы работа во всех пото­ках шла в одном ритме. Для организации поточной работы фундамен­ты и стены разбивают на захватки, в качестве которых может быть пролет, часть пролета или фундаменты на одной оси.

Сборные ленточные фундаментысостоят из сборных фундамент­ных подушек, армированных по расчету, выше которых устанавливают блоки стен. Железобетонные фундаментные плиты-подушки и бетон­ные стеновые блоки унифицированы, номенклатура предусматривает их разделение на четыре группы, каждая из которых отличается вос­принимаемой нагрузкой. Для повышения жесткости сооружения, для выравнивания осадок при строительстве на слабых грунтах и в качест­ве антисейсмических мероприятий сборные фундаменты усиливают армированными швами или железобетонными поясами, устраиваемы­ми поверх фундаментных подушек или последнего ряда стеновых фун­даментных блоков по всему периметру здания на одном уровне.

  При песчаных грунтах фундаментные блоки укладывают непосред­ственно на выровненное основание, при других грунтах - на песчаную подушку толщиной 10 см. Под подошвой фундаментов нельзя остав­лять насыпной или разрыхленный грунт, его необходимо удалить и вместо него засыпать песок или щебень. Углубления в грунтовом ос­новании высотой более 10 см заполняют монолитным бетоном. Шири­ну и длину песчаного основания делают на 20...30 см больше разме­ров фундамента, чтобы блоки не свисали с песчаной подушки.

Фундаментные блоки укладывают по схеме их раскладки в соот­ветствии с проектом (рис. 2), чтобы обеспечить разрывы для про­кладки труб водоснабжения, канализации и других вводов. 

Монтаж начинают с установки маячных блоков по углам и в мес­тах пересечения стен. Фундаментный блок подается краном к месту укладки, наводится и опускается на основание, незначительные откло­нения от проектного положения устраняют перемещая блок монтаж­ным ломиком при на-тянутых стропах. При этом поверхность основания не должна быть нарушена. Стропы снимают после того, как блок займет правильное положение в плане и по высоте. Разрывы между блоками ленточного фундамента и боковыми пазухами в процессе монтажа заполняют песком или песчаным грунтом и уплотняют.

Рис. 2. Монтаж сборных ленточных фундаментов: 1 - фундаментная подушка; 2 - стеновой блок; 3 — песчаная подготовка; 4 - арматурный пояс; 5 - постель из раствора; 6 - заделка стыка мо-нолитным бетоном; 7 — строповка блока

При монтаже фундаментов под колонны тщательно контролируют положение устанавливаемых блоков относительно основных осей. С помощью нивелиров контролируют положение блоков по высоте, у блоков стаканного типа проверяют отметку дна стакана, у других -верхней плоскости блока. Монтаж стен подвала (стеновых блоков) начинают после проверки положения уложенных фундаментных блоков (подушек) и устройства гидроизоляции. Если в проекте отсутствуют особые указания, то в ка­честве изоляции расстилают слой раствора толщиной 2...3 см по очи­щенной поверхности фундаментов; раствор одновременно служит вы­равнивающим слоем.

В соответствии с монтажной схемой на фундаментах размечают положение стеновых блоков первого (нижнего ряда), отмечая места вертикальных швов. Монтаж начинают с установки маячных блоков в углах и местах пересечения стен на расстоянии 20...30 м друг от друга. После установки маячных блоков на уровне их верха натягива­ют шнур - причалку, по которому устанавливают рядовые блоки.

Последующие ряды блоков монтируют в той же последовательно­сти, размечая раскладку блоков на нижележащем ряду. Первые два ряда блоков устанавливают с уложенных фундаментных блоков, по­следующие - с инвентарных подмостей. Марка раствора, на котором должны монтироваться блоки, указывается в проекте.

Монтажный кран можно располагать на бровке котлована, тогда в пределах захватки сначала монтируют все фундаментные блоки, а затем блоки стен подвала. Если кран находится в котловане, то фун­даменты и стены подвала устанавливают отдельными участками, исхо дя из того, что монтажный кран не сможет вторично войти в зону, где уже уложены блоки выше уровне земли.

Рис. 3. Схема устройства фундамент­ной плиты: 1 - границы фундаментной плиты по высоте, 2 - продольная арматура; 3 - то же, попе­речная; 4 — оклеенная гидроизоляция; 5 - бе­тонная подготовка; б - уплотненный грунт

Сплошные фундаменты (монолитная плита) изготовляют из моно­литного железобетона, по конструктивному решению они могут быть выполнены в виде гладкой плиты (с устанавливаемыми по необходи­мости сборными стаканами под колонны), гладкой плиты с монолит­ными стаканами (рис. 3), ребристой плиты и плиты коробчатого сечения. Фундаментные плиты, днища резервуаров, туннелей и т. д. имеют большие площади и характеризуются насыщенным армированием. Толщина таких плит колеблется от 0,2

до 2 м. Способы их бетонирования выбирают с учетом размеров в плане, толщины, степени арми­рования, имеющейся механизации производства работ, реальных объемов поставки бетонной смеси.    

Фундаментные плиты армируют сварными сетками в два слоя и более. Арматурные каркасы могут быть образованы разными спосо­бами: укладывают горизонтальные сетки и устанавливают поддержи­вающие каркасы или предварительно объединяют плоские горизон­тальные сетки и поддерживающие каркасы в пространственный самонесущий армоблок. Армоблоки устанавливают с зазорами, которые пе­рекрывают одним или двумя рядами плоских горизонтальных сеток, опирающихся на армоблоки.

Массивные фундаментные плиты бетонируют с использованием несъемной железобетонной опалубки, разборно-переставной из унифи­цированных элементов. Опалубочные панели большой площади, а так­же арматурные каркасные блоки монтируют с помощью монтажных кранов. Крепление опалубки и каркасов должно быть надежным и выдерживать технологические нагрузки от бетонной смеси, механизмов, машин, рабочих и инвентарных приспособлений. Приготовленная к производству работ опалубка должна быть сдана по акту.

При большой площади плит их разбивают на блоки бетонирова­ния или карты. По краям карт устанавливают деревянную или сетча­тую опалубку без разрезки арматуры на границах карт. В качестве наружной и внутренней опалубок наиболее целесообразно использо­вать стальную сетку из проволоки диаметром 0,7 мм с ячейкой 5x5 см. Такую сетку крепят к арматуре плиты вязальной проволокой или за­жимами.

Ширину блоков принимают с учетом условий непрерывности бето­нирования и темпа подачи бетонной смеси. В каждом блоке бетониро­вания необходимо обеспечить зоны работ: приемки и предварительно­го разравнивания и уплотнения. Необходимая скорость бетонирования определяется из условия, что ранее уложенная порция бетонной смеси перекрывается последующей с соответствующим виброуплотнением до начала схватывания бетона в обеих зонах. Принимаемая скорость бетонирования должна быть обеспечена наличием в достаточном коли­честве средств уплотнения бетонной смеси.

Если толщина плиты меньше 0,5 м, разбивку плиты на карты и бе­тонирование ведут так же, как и бетонной подготовки под полы, т. е. бетонируют картами шириной по 3...4 м. При большей толщине пли­ты разбивают на параллельные карты шириной 5... 10 м, при этом ме­жду ними оставляют разделительные полосы шириной 1... 1,5 м.

Фронт бетонирования в пределах карты должен быть минималь­ным. Карты бетонируют подряд, т. е. одну за другой; для уменьшения суммарной усадки бетон в разделительные полосы укладывают в рас­пор с затвердевшим бетоном готовых карт после снятия опалубки на их границах.

Бетонную смесь с осадкой конуса 2...6 см подают на карты бето­нонасосами, с помощью бетоноукладчиков, эстакад, а также в бадьях с помощью кранов. В отдельных случаях бетонирование может осуще­ствляться пневмотранспортом, с помощью виброхоботов, ленточными конвейерами и непосредственно из транспортных средств. Подавать смесь необходимо в направлении к ранее уложенному бетону, как бы прижимая новые порции бетона к ранее уложенным. При сосредото­ченных объемах работ в массиве и темпе бетонирования 50..100 м³/смену могут быть использованы стационарные бетононасосы Плиты даже предельной толщины бетонируют в один слой. При этом несколько затрудняется виброуплотнение, поскольку внутренние вибраторы требуется погружать в смесь на глубину, в 1,5...2 раза превышающую длину рабочей части. Для виброуплотнения таких конструкций целесообразно применять навесные вибраторы и вибропакеты.

Бетонирование необходимо организовать так, чтобы избежать уст­ройства рабочих швов в пределах одной карты бетонирования.

Вырав­нивают бетон плит по маякам, поверхность заглаживают гладилками. В местах примыкания стен, опирания колонн и столбов поверхность бетона оставляют шероховатой.

  Работы по устройству монолитных фундаментных плит целесооб­разно выполнять по поточной организации работ с разбивкой на три ведущих потока: армирование фундаментов, установка опалубки, включая сетчатую на границе зон бетонирования, и непосредственное бетонирование. Работы должны выполняться в одном ритме. Ведущим потоком является бетонирование, поэтому число рабочих в каждом по­токе рассчитывают, исходя из обеспечения непрерывной работы бе­тонщиков.

Монолитный железобетон

На сегодняшний день из существующих технологий возведения зданий и сооружений наиболее перспективным является монолитное строительство. Это - возведение конструктивных элементов из бетонной смеси с использованием специальных форм (опалубки) непосредственно на строительной площадке.

Создается абсолютно жесткий каркас с различными видами ограждающих конструкций. В нашей стране долгие годы предпочтение отдавалось сборному строительству. Хотя можно отметить, что в 30-е годы - время развития конструктивизма - имелся опыт монолитного строительства. Затем было время "кирпича", очень активно пропагандировалось панельное домостроение, и лишь последние 10 лет можно говорить о том, что монолитное строительство заняло свое достойное место. Технология монолитного строительства пришла к нам с Запада, где просчитывается экономическая обоснованность того или иного проекта; учитывается также не стоимость материалов, а стоимость работы и связанные с этим затраты. Если говорить конкретно о домостроении, то сборные конструкции здесь дороги, поэтому западные строительные фирмы их применяют редко, отдавая предпочтение возведению зданий из монолита. При такой технологии становится дешевле рабочая сила, трудозатраты осуществляются один раз.

В этой связи стоит отдельно выделить преимущества монолитного строительства перед другими технологиями: Шаг конструкций при монолитном строительстве не имеет значения. В сборном - все конструкции имеют размеры, кратные определенному модулю; технология конструкций, выполняемых на заводе, не позволяет быстро изменить форму оснастки. Поэтому архитекторы и проектировщики были привязаны к определенным типоразмерам и, как следствие - ограничены в принятии проектных решений.

Монолитные здания легче кирпичных на 15-20%. Существенно уменьшается толщина стен и перекрытий. За счет облегчения веса конструкций уменьшается материалоемкость фундаментов, соответственно удешевляется устройство фундаментов.

Производственный цикл переносится на строительную площадку. При сборном домостроении изделия изготавливаются на заводе, привозятся на площадку, монтируются. При изготовлении сборных конструкций закладываются допуски на всех технологических этапах, которые приводят к дополнительным трудозатратам при отделке стыков. Если монолитное строительство ведется по четко отработанной схеме, то возведение зданий осуществляется в более короткие сроки. Кроме этого, качественно выполненная работа исключает необходимость мокрых процессов. Стены и потолки практически готовы к отделке.

Монолитное строительство обеспечивает практически "бесшовную" конструкцию. Благодаря этому повышаются показатели тепло- и звуконепроницаемости. В то же время, конструкции более долговечны.

Верно говорится: все новое - хорошо забытое старое. Монолитные дома, которые стали появляться в крупных городах Росии в последние годы, многие специалисты воспринимают как последнее слово строительной технологии. Но на самом деле привычные для нас панельные сооружения появились значительно позднее. Первые здания из бетона были именно монолитными, ничего другого раньше просто не умели делать. Эпоха индустриального домостроения наступила позже - вместе с появлением первых блочных и панельных пятиэтажек.

Так что же это такое - монолитный дом? Почему сейчас так много разговором вокруг зданий, построенных по этой технологии? В чем их преимущества, и каковы перспективы у монолитного домостроения?

Долгое время монолитное домостроение у нас в стране почти не развивалось. Строить по тем технологиям, которыми располагали наши строители, было значительно медленнее, дороже и более трудоемко, нежели собирать дома из панелей. К тому же долгое время задача стояла просто: строить как можно быстрее и как можно больше. Плюс ко всему считалось, что для монолитного строительства не подходят климатические условия: бетон должен застывать при определенной температуре, а у нас большую часть года - зима.

Но со временем, когда приоритеты в строительстве поменялись, стало ясно, что даже современные панельные дома имеют много неразрешимых проблем: это некоторая ущербность в архитектуре, ограниченный набор квартир, необходимость иметь стройплощадку значительных размеров и т.д. Тут-то и вспомнили о монолитных домах, для которых эти проблемы просто не существуют.

В то время как в СССР и затем в России монолитные здания были в диковинку, практически во всех европейских странах строительство давно велось преимущественно по этой технологии. Много опыта наши строитель переняли при сотрудничестве с зарубежными фирмами, которые строили военные городки для частей, выведенных из Германии. Несколько таких городков было построено и в Подмосковье - в Кубинке и в Нахабино. Все, что строили иностранцы, было монолитным, несмотря на климат, традиции и прочие неудобства.

Панельные дома не мобильны. ДСК и КПД выпускают строго определенные панели и блок-секции, и чтобы изменить ассортимент, необходимо переоснащать весь завод. Это трудно и дорого. Монолитные же дома позволяют обеспечить то, что хочет заказчик - любую протяженность здания, любое количество этажей, любой фасад, любую планировку квартир. Таким образом, оказываются развязанными руки у архитектора, а это значит, что здания внешне могут быть разнообразны и интересны.

Процесс монолитного строительства состоит из нескольких этапов: приготовления и доставки бетона (марок 200-400), подготовки опалубки и собственно укладки бетона. Процесс этот особенно упрощается, если есть возможность создания своего бетонного узла непосредственно на стройплощадке.