Леонид Константинович Гинзбург, кандидат технических наук, проектно-изыскательская контора «Укрспецстройпроект». Соавтор ряда изобретений в области фундаментов, автор большого числа статей по МЗЛФ.
Л.К.Гинзбург предлагает следующий подход к расчёту МЗЛФ для устройства на склоне:
- Сначала фундаменты и основания рассчитывают исходя из получения оптимальных размеров при условии обеспечения их устойчивости и экономичности.
- На втором этапе проектирования учитываются перепады высот на строительной площадке, полученные при геодезической съемке. При необходимости отдельные параметры запроектированных фундаментов и основания уточняют.
Ширину цоколя определяют из условия размещения на нем надфундаментных конструкций. Ширину подошвы фундаментов при известных нагрузках от дома определяют по условию допустимого давления на противопучинную подушку и на грунт в ее основании (см. калькулятор МЗЛФ 2.3).
При определении глубины выработок учитывают толщину плодородного слоя грунта, которая может достигать, например, в Подмосковье 40 см. Плодородный слой при устройстве фундаментов полностью удаляют (за исключением районов Черноземья, поскольку там мощность плодородного слоя может достигать 1,0 м и более).
Обычно глубину заложения всех фундаментов дома и дно выработок выполняют на одном уровне, а планировку — горизонтально. Чтобы наглядно показать влияние уклона строительной площадки на параметры фундамента, примем его заглубление равным 0,3-0,4 м. Толщину плодородного слоя зададим равной 0,4 м.
И рассмотрим 3 основных случая с уклоном участка в пределах пятна застройки:
Рис.1. Схемы устройства фундаментов на участках с уклоном: а - при малом уклоне; б - при среднем уклоне; в - при большом уклоне; φ - угол внутреннего трения грунта
В случаях малого уклона, когда перепад высот не превышает 0,15-0,2 м, вопрос решается вертикальной планировкой участка под застройку (рис.1 а)
При среднем уклоне (рис.1 б), если перепад высот поверхности грунта между крайними частями фундамента равен их расчетному заглублению или несколько превышает его (не более чем на 0,2 м), (рис.1 б).
При разработке грунта на площадке со средним уклоном базовой является самая низкая поверхность в пределах застройки. Часто на площадках уклон идет по диагонали и тогда базовой является самая низкая поверхность на пересечении осей дома. Надежным решением является устройство фундамента в пониженном месте в уровне поверхности грунта (рис. 1б). В этом случае уплотняемая подушка ограничивается стенками траншей (котлованов) и этим обеспечивается качество ее уплотнения.
Траншеи в низкой части площадки откапывают на глубину заложения запроектированной противопучинистой подушки, но не меньше глубины залегания плодородного слоя грунта (рис. 2).
Рис.2. К определению глубины траншей (котлованов) с учетом толщины плодородного слоя грунта: 1 - плодородный слой грунта; 2 - вертикальная отсыпка; 3 - расчетная глубина выемки; 4 - практическая глубина выемки
Если перепад высот больше заглубления фундаментов, то заглубление следует принять равным величине этого перепада. При этом размеры подошвы фундаментов, учитывая большее заглубление, могут быть уменьшены.
Вертикальную отсыпку грунта производят сразу же после изготовления фундаментов. В пределах траншей для этого используют непучинистый грунт, который хорошо уплотняют. За пределами траншей это делают любым грунтом, в том числе и ранее извлеченным из выработок.
Если вокруг дома планировку и отмостку выполнить с уклоном в сторону естественного понижения участка, то несколько сократятся объемы земляных работ, но по ряду причин устойчивость фундаментов понизится, а стоимость их возрастет:
Рис.3. Схема промерзания основания под фундаментами при наличии уклона: df- расчетная глубина промерзания; d'f; d"f - глубина промерзания под подошвами фундаментов
Как видно из схемы (рис. 3), при одинаковой глубине промерзания грунта в верхней и нижней частях строительной площадки промерзание под фундаментами окажется разным. В пучинистых грунтах это создаст условия для возникновения неодинаковых деформаций пучения под различными частями дома, чего следует избегать.
Сохранение уклона целесообразно лишь при строительстве домов с цокольным этажом, особенно при устройстве под домом гаража.
В случаях большого уклона, если перепад высот между крайними частями мелкозаглубленного фундамента намного больше его рациональной глубины заложения (до 1,0 м и более), наиболее экономичным решением будет ступенчатое заложение фундаментов (см. рис. 1 в). Такое решение имеет свои преимущества и недостатки, усложняет и удорожает производство работ и поэтому целесообразно только при больших уклонах.
В нижней части строительной площадки фундаменты устраивают в уровне поверхности грунта, в верхней части — с заглублением по расчету. Переход с одного уровня на другой осуществляют одним или несколькими уступами. Длина каждого из уступов должна быть не менее чем в два раза больше его высоты (рис. 4), а высота — не более 60 см (см. Справочник проектировщика — «Основания, фундаменты и подземные сооружения», п. 5.4.).
Рис.4. Схема обеспечения устойчивости уступа: L - расстояние между выемками; Δh - высота уступа
В нашем примере при разнице в высотах 1,0 м и глубине заложения фундаментов 0,3 м высота уступа получится равной 0,7 м, что больше рекомендуемой. Чтобы выполнить требования норм, примем заглубление всех фундаментов равным 0,4 м.
Высоту фундаментов верхнего уровня в нашем примере увеличиваем до 1,2 м. На нижнем уровне высоту увеличиваем на разницу между перепадом высот и заглублением: 1,2 + (1,0-0,4) = 1,8 м.
Место перехода фундамента с одного уровня на другой для каждого дома зависит от расположения внутренних его частей в плане и величины уклона участка. Так как на фундаменты нижнего уровня расход бетона значительно увеличивается, следует проектировать дом так, чтобы максимально использовать фундаменты верхнего уровня, вплоть до их устройства на поверхности с последующей отсыпкой грунта.
Уклон отсыпаемого грунта, образующего призму перехода уровней, должен соответствовать углу внутреннего трения в материале отсыпки. С внешней стороны дома переход удобно выполнить ступеньками.
Вокруг фундаментов обратную засыпку производят непучинистым грунтом, за пределами траншей — любым грунтом, в том числе вынутым ранее. Мероприятия по отведению от дома ливневых и паводковых вод (планировка, отмостка, лотки) необходимы те же, о которых мы рассказали раньше.
В зависимости от геологических условий площадки строительства и примыкающей нагорной территории иногда требуется устройство дренажа. Устроенные фундаменты могут стать препятствием естественному перемещению грунтовых вод вниз по склону, что приведет к накоплению влаги и отрицательным последствиям для дома. В зависимости от характера напластования грунтов и величины уклона может потребоваться устройство дренажной завесы с нагорной стороны или дренажной системы вокруг дома на глубину нижнего уровня выработок под фундаменты. Дренажную систему при разработке траншей и котлованов делают до отсыпки противопучинной подушки.