Фундамент быстровозводимых зданий: ленточный, свайный или без фундамента?

Одним из принципиальных отличий модульных сооружений считается их неприхотливость к обустройству земляных оснований. Поскольку фундаментные работы всегда требуют достаточно длительного времени и по своей стоимости причисляются к категории весьма дорогостоящих – такое преимущество, безусловно, относится к разряду наиболее существенных. Фундамент быстровозводимого здания обязательно должен учитывать особенности грунта и самой модульной конструкции, чтобы полностью компенсировать все потенциальные нагрузки.

Общие сведения о быстровозводимых зданиях

Модульные постройки долгое время представлялись исключительно в плане создания вспомогательной обслуживающей инфраструктуры и поэтому не рассматривались в качестве претендентов на использование в других целях. Очевидно, что свою негативную роль в этом сыграли непрезентабельные строительные бытовки и металлические временные склады, обязательно присутствующие на стройплощадках и на задворках промышленных предприятий. Но столь бесперспективная тенденция в конце концов всё-таки изменилась. Технология быстровозводимых конструкций заняла достойное место в ряду других традиционных способов возведения зданий из камня, бетона или дерева. 

Всего существует два подхода, при помощи которых делаются модульные постройки.

1. Из цельных элементов, находящихся в высокой стадии заводской комплектации. Для этой задачи чаще всего используются стандартные блок-контейнеры. Они полностью собираются в условиях производства, и затем доставляются на строительную площадку. Готовые сооружения могут выполнять функцию стационарных или временных построек. Возможен монтаж одно- или многоэтажных зданий. На практике модульные проекты обычно применяются для создания различных административно-бытовых комплексов, торговых и сервисных объектов, гостиниц, общежитий, медицинских пунктов или целых больниц.

Среди плюсов технологии на первое место обычно ставят быстроту проведения работ, но это не самое выдающееся её свойство. 

• Модульные конструкции отличает высокая степень качества, поскольку они собираются в заводских условиях. Есть возможность применять технологичное производственное оборудование и осуществлять контроль над изготовлением деталей. 
• Постройка из блок-контейнеров в процессе эксплуатации может подвергаться трансформации. В случае необходимости к ней легко добавляются новые элементы или же демонтируются ненужные. В дальнейшем они перемещаются на площадку хранения или же используются в следующих проектах.
• Есть возможность разобрать всё здание. При этом сохраняется целостность отдельных частей.

В категории обустройства фундамента модульные конструкции относятся к числу самых неприхотливых. 

• При временной установке они могут монтироваться прямо на грунт. Единственным требованием в данном случае будет наличие ровной и твёрдой поверхности без перепадов по уровню. 
• Вторым пунктом идёт установка быстровозводимого модульного здания на бетонные или деревянные балки. Под каждым элементом должно находиться не менее 6 точек опоры, что гарантирует создание надёжного и прочного основания. 
• В случае возведения стационарной постройки, предназначенной для длительной эксплуатации, делается полноценный фундамент: плитный, ленточный или столбчатый. Его выбор зависит как от свойств грунта, так и от веса (конфигурации) самого здания.

Минусом сборных модульных домов считается сложность в их транспортировке и высокие требования к условиям логистики. В некоторых случаях приходится даже улучшать дорожное полотно, чтобы обеспечить возможность тягачам свободно маневрировать.

2. Вторая технологическая группа быстровозводимых конструкций основывается на применении плоскостных элементов, которые собираются непосредственно на строительной площадке. Такой подход позволяет возводить большие крупнопролётные здания. Они используются для работы современных высококлассных логистических центров (А и А+); торгово-развлекательных комплексов; спортивных, концертных и выставочных площадок. 

Такие сооружения не столь быстро монтируются, по сравнению с готовыми модулями. Но у них отсутствует главный недостаток предшественников, связанный с перевозкой. Габаритные детали делаются разборными, что полностью снимает проблемы транспортировки. Элементы сооружения комплектуются в транспаки, доставляются на место сборки, где соединяются между собой и устанавливаются.

Фундамент для таких зданий требуется обязательно. Их нельзя монтировать на временном основании или вообще без него. В качестве базовой может выступать любая разновидность – от трудоёмкой плитной до относительно быстрой в исполнении и недорогой свайной.

Плитный фундамент

Представляется в виде монолитной конструкции из железобетона или же создаётся посредством использования блочных элементов. Чаще всего применяется в условиях нестабильных почв, при риске высокого подъёма грунтовых вод, повышенных внешних нагрузках. Характеризуется возможностью выровнять перепад уровней на площадке, нивелировать неравномерную плотность земли на территории застройки, удерживать сезонные подвижки верхнего слоя в горизонтальной и вертикальной проекциях. Высокая прочность плитного фундамента позволяет ему компенсировать любые возникающие нагрузки.

Структурно объединяет в себе несколько слоёв.

1. Подушка (дренаж). Создаётся из щебня и песка. Во время насыпки они трамбуются и увлажняются, чтобы достичь максимального уровня плотности.
2. Железобетонная плита с металлическими армирующими элементами.
3. Заключительным слоем укладывается гидроизоляция.

В постройке используется раствор бетона (марка не ниже М300). В зависимости от условий эксплуатации быстровозводимого здания устанавливаются параметры морозостойкости (обычно они имеют значение не менее F200) и водонепроницаемости (от W8). 

Для армирования бетона применяется металлический прут (диаметр 12 мм), сваренный между собой или связанный проволокой. Основное тело фундамента состоит из нескольких слоёв песчано-цементной смеси, в одном из которых должна располагаться арматура. Важно соблюдать технологию строительства и следить за равномерностью заливки бетона, заполнением ячеек прочного металлического каркаса.

Существует несколько разновидностей плитного фундамента. 

• Плавающий. Это незаглубленный тип, строящийся либо непосредственно на поверхности земли, либо имеющий небольшое опускание в неё. Способен компенсировать подвижки грунта и сохранять целостность расположенной на нём строительной конструкции. Выгоден тем, что позволяет сократить объём земляных работ. Но в таком случае нет возможности создавать подземные этажи.
• Заглубленный. Обычно он расположен ниже уровня промерзания почвы. Для строительства такой плиты важно учитывать гидрологию местности и высоту грунтовых вод, которая может изменяться в зависимости от сезонных факторов. Чтобы повысить устойчивость на нестабильных, участках практикуется использование под плитой дополнительного укрепления в виде свайных подпорок.

Обе технологии могут быть модифицированы продольными рёбрами жёсткости, повышающими эксплуатационные качества фундамента. Они устанавливаются ниже или выше плиты. В первом случае усиливается связь с песчано-гравийной подушкой, а во втором – укрепляется периметр под несущими конструкциям. В некоторых проектах рёбра берут на себя функцию цоколя и позволяют несколько уменьшить толщину основной плиты.

Достоинствами такого типа фундамента являются:

• Устойчивость к деформации, компенсация возникающих нагрузок, противостояние подвижкам грунта.
• Прочность и надёжность во время расчётного цикла эксплуатации.
• Способность работать в сложных условиях.
• Долговечность.
• Использование бетонной плиты в качестве пола.

Известные недостатки касаются времени постройки и её стоимости. Такой вид основания, в зависимости от размера быстровозводимого здания, может занять до 50% планируемого бюджета.

Ленточный фундамент

Данный тип позволяет сократить объём производимых работ, не ухудшая при этом показатели качества и надёжности. Представляет из себя замкнутый контур из железобетонных блоков или цельнолитой, проложенный по периметру несущих стен и под основными внутренними перегородками. Выдерживает любой вид построек, включая и быстровозводимые здания. Хорошо распределяет нагрузку по всей площади, обеспечивая целостность сооружения. Закладывается на различной высоте. Может быть заглубленным или мелкозаглубленным, в зависимости от физических параметров застраиваемой территории и проектных нагрузок.

• Для монолитного ленточного фундамента делается деревянная опалубка, в которую помещается армирующий профиль. Затем в неё заливается готовый бетон. Такая конструкция подходит для любого вида грунта, в том числе и относящегося к разряду подвижного (нестабильного). В случае возведения крупного здания рекомендуется делать заглубленный вариант ленточного фундамента, чтобы он опирался на более плотные слои.
• В сборной конструкции основания используются готовые блоки из железобетона. Они укладываются прямо на поверхность площадки или заглубляются в неё, образуя замкнутый контур периметра и внутренних стен. Такой приём позволяет экономить на земляных работах и пропустить этап «грязного» бетонирования. Но для манипуляций с тяжёлыми блочными элементами потребуется специальная строительная техника. 
• Мелкозаглубленный ленточный фундамент может использоваться в качестве основы небольших быстровозводимых зданий. Например, он идеально подойдёт для одно- (двух-) этажной модульной конструкции на базе типовых блок-контейнеров. Способен переносить пучение грунта, но требует уделить пристальное внимание вопросу гидро- и теплоизоляции. В противном случае негативные природные явления могут спустя некоторое время привести фундамент в негодность. Достоинством этого вида считается его невысокая стоимость, экономия материалов, скорость постройки и небольшой объём земляных работ.
• Для крупных быстровозводимых конструкций хорошо подходит ленточный фундамент глубокого заложения. Он опирается на стабильные и плотные слои грунта, из-за чего лучше распределяет внешнюю нагрузку и выдерживает значительный вес. Кроме того, позволяет оборудовать подвальные помещения. 

Во избежание возникновения чрезмерного давления на ленточный фундамент, его ширина делается больше толщины стен. Чтобы еще больше повысить прочность и увеличить опору, конструкция может иметь некоторое расширение в уходящей в землю части. В любом варианте ширина фундамента должна быть меньше его высоты. Таким образом снижаются поперечные нагрузки и нейтрализуется риск соответствующей деформации. 

Ленточный тип чаще всего используют для стационарной установки быстровозводимых зданий из модулей. Под крупнометражными сборными конструкциями он встречается редко.

Столбчатый фундамент

Данный тип можно рассматривать только в связке с поддержкой сооружений из блок-контейнеров. Его не рекомендуется использовать на горизонтально-подвижных грунтах, глинистых, обводнённых и торфяных участках. Для противодействия опрокидыванию в таком случае придётся делать ростверк (обвязку) из железобетона, из-за которого фундамент становится гораздо дороже.

В качестве материала для столбов обычно используются бетонные блоки, красный кирпич, металлические или асбестоцементные трубы. Для придания большей устойчивости их заполняют изнутри песчано-цементной смесью.

По уровню погружения различаются 3 подхода.

• Незаглубленный опускается в землю до полуметра.
• Малозаглубленный. Он расположен приблизительно на отметке промерзания 50-70%.
• Заглубленный строится с учётом промерзания и находится ниже него на 20-30 см.

Столбы устанавливаются по периметру здания, обязательно захватывая его углы. Расстояние между опорами от полутора до двух метров, хотя на практике встречается и более широкое пространство. На верхней части располагается ростверк, связывающий всю конструкцию воедино. Под одноэтажным модульным зданием он может быть выполнен из деревянного бруса подходящего сечения. Но при постройке двухуровневого сооружения следует укрепить основание за счёт использования, например, металлического двутавра, швеллера или железобетонной перемычки.

К плюсам такого вида фундаментов относят их невысокую стоимость, небольшой объём проделываемых земляных работ, отсутствие необходимости привлекать много специализированной техники и короткий цикл строительства.

Свайный фундамент

Этот вид основания чаще всего применяется для постройки быстровозводимых зданий из плоскостных элементов. Он хорошо себя зарекомендовал на неустойчивых грунтах и в условиях высокого уровня воды. Хотя сваи и считаются менее надёжными, по сравнению с плитой или лентой, но они единственные, кто способен удерживать любое здание на болотистых, торфяных или песчаных участках земли.

По своему исполнению различаются несколько видов.

1. Винтовые сваи. Они изготавливаются из круглых труб произвольного сечения и в нижней части имеют буровые лопасти. При помощи этого устройства деталь вкручивается в землю. Чаще всего в полость в дальнейшем заливается бетон, что повышает несущие качества элемента и его устойчивость. Верхние части винтовых свай скрепляются между собой при помощи деревянного бруса, швеллера, двутавра или армированной бетонной перемычки.
2. Забивные. Железобетонные элементы круглой или квадратной формы. Они могут без проблем находиться в сырой земле, устойчивы к промерзанию и температурным перепадам. Характеризуются высокой несущей способностью и длительным сроком службы. Во время забивки грунт вокруг сваи сильно уплотняется, что положительно влияет на её стабилизацию. Этот вид отличает отсутствие необходимости производить земляные работы и короткий цикл. Но, с другой стороны, требуется специальная сваебойная установка, без которой обойтись невозможно. Железобетонные конструкции погружаются на большую глубину и достигают плотных и устойчивых слоёв. Это позволяет сделать фундамент максимально невосприимчивым к сезонным подвижкам, пучению и влиянию фактора влаги, со временем запускающей коррозийные процессы даже на защищённых металлических элементах.
3. Буронабивные. Технология, при которой в земле создаётся отверстие на всю расчётную глубину, находящуюся, как правило, ниже уровня сезонного промерзания грунта. В полученную полость опускается обсадная труба, выполняющая роль опалубки. Внутри неё монтируется арматурный каркас и производится заливка бетонной смеси. На верхних торцах укрепляется ростверк, обозначающий периметр быстровозводимого здания. Также существует технология, обходящаяся без трубной опалубки (остаётся только её надземная часть, формирующая выступ). Армирующий каркас опускается прямо в подготовленную землю и заливается бетоном. В таких случаях снизу предусматривается расширение сваи, что повышает её сопротивляемость пучению грунта и выталкивающему эффекту.

Свайный фундамент обладает несомненными преимуществами.

• Он быстро строится и имеет минимальный объём земляных работ. В некоторых случаях грязные процессы вообще отсутствуют.
• Строительство может вестись в круглогодично. Погода не оказывает негативного влияния на качество.
• Сваи – это единственное приемлемое решение на площадках со сложным рельефом и проблемным грунтом.
• Компенсируются неравномерные нагрузки, свойственные большим сборным конструкциям. При них, кроме вертикального давления, возникает ещё и горизонтальное. Но ростверк в состоянии удерживать строение в необходимом положении, оптимально раскладывая давящую массу на все свайные элементы.
• Есть время заниматься прокладкой коммуникаций даже после обустройства фундамента.

Недостатком же считается ограничение возможности использовать свайную технологию на каменистых и скалистых участках. Поэтому перед началом работ производятся исследования почвы, по результатам которых принимается окончательное решение, в каком виде будет реализован фундамент быстровозводимого здания.