Относительно недавно, в строительстве приобрела популярность оригинальная технология индивидуального строительства (сокращенно — ТИСЭ, технология индивидуального строительства и экология). В настоящее время эта технология является самой экономной, имеет значительные приоритеты в сравнении с традиционными технологиями строительства фундаментов. Применив эту технологию, у застройщика появляется возможность возведения фундамента для частного загородного дома с минимальными финансовыми, материальными затратами и собственными силами.

Исходные условия, при которых целесообразно устраивать фундаменты по технологии ТИСЭ.

Применяя технологию ТИСЭ можно возводить следующие типы фундаментов:

• столбчатый ;
• столбчато-ленточный;
• с оборудованием подвального помещения.

Универсальные характеристики фундаментов по технологии ТИСЭ позволяют возводить дома из следующих строительных материалов:

• блоков;
• кирпича;
• камня;
• монолитного бетона;
• бруса;
• каркасных конструкций;
• срубов.

 т.е., практически захватывает все возможные варианты индивидуального малоэтажного строительства домов.

В современных условиях технология ТИСЭ успешно применяется практически для всех видов малоэтажного строительства:

• индивидуальных домов этажностью в 1 и 2 этажа (может быть и более) для постоянного проживания;
• дачных домиков с летним проживанием;
• всевозможных хозяйственных построек, блоков, летних кухонь, бассейнов, гаражей, погребов;
• пристроек к капитальным строениям;
• тяжелых ограждений участков и т.п.;
• реконструкции фундаментов старых.

Технология ТИСЭ однозначно подходит для фундаментов располагаемых на следующих грунтах и рельефах местности:

• практически на любых грунтах (от песка до глины) за исключением плывунов;
• участков застройки может быть как с ровным рельефом местности, так и на участках с уклоном;
• может быть рекомендована для строительства на склонах.

Принципиальная схема столбчато-ленточного фундамента (технология ТИСЭ): 1. Столбы фундаментные с расширением; 2. Каркас арматурный ленты (ростверка); 3.Лента (ростверк); 4. Столбы внутренние с расширением (фундаментные опоры).

Экономические и технические аспекты преимущества применения в строительстве технологии TИCЭ

Фундамент, построенный по технологии ТИСЭ, характеризуется следующими положительными факторами:

• Возможность устройства фундамента практически на любых грунтах (кроме плывунов);
• Технология достаточно проста, понятна и надежна;
• Отсутствует необходимость отрывки котлована;
• Уменьшаются теплопотери через элементы фундамента;
• Отсутствует необходимость использования специальной строительной техники;
• Исключается устройство дренажной системы фундамента;
• Нет необходимости производить перепланировку рельефа участка;
• Сокращаются трудозатраты и расходы на строительство;
• Строительство возможно в кратчайшие сроки, что позволяет экономить на оплате услуг строителей и имеется возможность в ближайшее время въехать в свое жилье;
• Существенная экономия материалов по сравнению с любым ленточным фундаментом;
• Способность столбов фундамента воспринимать большую нагрузку благодаря уширению подошвенной части;
• Высокое сопротивление морозному пучению грунта благодаря уширению подошвенной части столба;
• Существует возможность прерывать строительство по необходимости на некоторое время;

• Возможность строить дом с малым накоплением капитала;
• Применение предельно простого и надежного строительного бура (ТИСЭ-Ф);
• Минимальный расход строительных материалов;
• Минимальные транспортные расходы;
• Существуют широкие возможности в архитектуре
• Возможность осуществлять строительство на малых неподготовленных строительных площадках, при отсутствии электроэнергии;
• Сведение к минимуму проблемы хищения стройматериалов;
• Максимальная совместимость применяемых материалов с традиционными строительными материалами;

• Простота подводки коммуникаций (водоснабжение, канализация), т.к. фундамент не заглублен в грунт
• Относительное удобство обслуживания фундаментных перекрытий и нижней части полов при эксплуатации дома.

Как показывают расчеты и практика, материалов, требующихся для фундамента возводимых по технологии ТИСЭ, надо значительно меньше по сравнению с ленточным фундаментом. Как минимум здесь экономится на бетоне, арматуре и опалубке.

Пример: сопоставим стоимость столбчатого фундамента (технология  ТИСЭ) и ленточного заглубленного фундамента.

Исходные данные: дом с размерами стен 8,0х12,0 м. Периметр составляет наружных стен 40,0 м, внутренних стен 14,0 м. Всего длина фундамента составляет 54,0 метра.

Расчет:

• Фундамент ленточный — на 1,5 м погружен в грунт. Ширина в верхней части под цоколь 0,4 м. В нижней части ширина фундамента также 0,4 м (т.е. без уширения у подошвы). Состав бетона в объемных частях: 1,0 единица цемента марки 400; 3,0 единицы песка; 2,0 единицы щебня ; 0,7 единиц воды. Необходимый объем бетона 54,0х1,9х0,4=41,0 м куб.
• Фундамент ленточно-столбчатый (технология ТИСЭ). Расстояние (шаг) между столбами — 2,0 м. Всего по расчету необходимо 27,0 столбов. На 1,0 столб необходимо 0,12 м куб. бетона. 54,0м х 0,3м (ширина ростверка) х 0,4 м (высота ростверка) = 6,48 м куб.

Итого объем бетона — 9,72 м. куб.

Экономия по бетону составляет до 70%.

Пример: Чтобы отрыть ямы для установки столбов под фундамент по традиционной технологии существует в основном два варианта:

• вырыть ямы вручную (этот вариант трудоемок, отнимает много времени и сил, неудобен, но экономит денежные средства);
• нанимается спецтехника (трактор или машину, с буровой установкой, которые предназначены для установки столбов ЛЭП, ковшовый экскаватор и т.п.), это позволит, сэкономит время и силы, но повлечет материальные затраты.

Применение фундаментного бура (ТИСЭ-Ф) позволит быстро (от 30,0 минут до 2,5 часа, в зависимости от категории грунта) и с минимальными затратами отрыть ямы для фундамента.

Технические особенности фундаментов возводимых по технологии ТИСЭ

Наиболее популярным в индивидуальном строительстве является свайно-ленточный вариант фундамента. Он выполненный по технологии ТИСЭ, представляет собой свайно-ленточную конструкцию, где лента (или ростверк) подвешена над землей с зазором. Зазор позволяет исключить давление выпирающего от мороза грунта на ростверк фундамента.

Смысл уникальности технологии ТИСЭ, при возведении фундаментов на пучинистых грунтах, заключается в возможности выполнения расширения (пяты) в нижней, подошвенной части опорного столба. Эта «пята» является анкером фундамента, и выполняет две важные функции:

• достаточно уверено удерживает фундамент от воздействия выпирающих сил при морозном пучении грунта;
• развивает площадь опоры столба, чем значительно увеличивает его несущую способность. А это очень важно при строительстве на грунтах с малой несущей способностью грунта.

Еще один плюс столбов выполненных по технологии ТИСЭ. Свайный фундамент, выполненный по традиционной технологии (без расширения сваи в нижней части), необходимо в этот же сезоне загрузить массой дома (даже если он заложен в грунт за глубину его промерзания). В противном случае силы морозного пучения грунта, в течении зимнего периода, способны повредить столбы фундамента.

Мерзлый грунт как бы скользит по опорному столбу (по технологии ТИСЭ), а зазор между ростверком и грунтом не позволяет воздействовать на ленту фундамента. Этот зазор закрывается забиркой или влагостойким утеплителем и снаружи закрывается отмосткой (см. рисунок).

Возможный вариант скрытия зазора между ростверком и грунтом.

Под пятой столба происходят следующие физические процессы. Грунт под пятой воспринимает высокое давление от нагрузок массы дома и уплотняется. Грунт смещается и максимально уменьшается его пористость, а значит, он значительно уплотняется. Из курса строительной механике известно, что чем меньше пор в грунте, тем он менее восприимчив к пучинистым проявлениям.

В результате уплотнения грунта, его слой толщиной 300...500 мм, расположенный непосредственно под столбом можно отнести к категории слабопучинистых или, как бы, он является продолжением самого столба.

Уплотнение грунта под фундаментным столбом с расширением (пятой).

Иллюстрация зависимости пучинистости грунта от давления на основание:

А – фундамент ленточный ; Б – фундамент столбчатый. Где: 1 подушка песчаная; 2 промерзания граница; 3 грунт уплотненный; 4 фундамент ленточный; 5 – фундамент столбчатый.

Этот эффект позволяет уменьшить глубину заложения фундамента, что особенно актуально при каких либо ограничениях не позволяющих организовать скважину за глубину промерзания. То есть глубину заложения фундамента можно уменьшить (по расчету). А вот мелкозаглубленный ленточный фундамент, с площадью подошвы относительно большой, невозможно создать этот эффект уплотнения грунта и уменьшить глубину его заложения. Для возведения фундамента (технология ТИСЭ) используется фундаментный бур (ТИСЭ-Ф), оснащенный откидным плугом. Его использование позволяет снизить трудозатраты и средства в несколько раз по сравнению с традиционными методами. Простота и компактность фундаментного бура, сделали технологию ТИСЭ доступной для частных застройщиков, а также весьма популярна у многих строительных организаций, связанных со строительством в частном секторе.

Устройство фундаментного бура ТИСЭ-Ф: 1 – рабочая рукоятка; 2 – капроновый шнур; 3 – раздвижная штанга; 4 – фиксатор; 5 – стопор резьбовой; 6 – плуг; 7 – грунтонакопитель

Сейчас выпускаются модификации буров — ТИСЭ-2Ф или ТИСЭ-3Ф. Они предназначены выполнять скважины в диаметре 200 и 250 мм соответственно. За короткий промежуток времени (обычно от 30 минут до 2,0 часов) можно выполнить скважину на глубину до 1,5 м, а при дополнительной оснастке — и до 3,0 м. Бур легко справляется даже с каменистым грунтом. С помощью специального откидного плуга в низу бура, выполняется полусферическое расширение скважины в нижней ее части

Как самому рассчитать основные параметры столбчато-ленточного фундамента по технологии ТИСЭ

Расчет в принципе заключается в определении глубины погружения фундамента в грунт, к назначению шага столбов (обычно 1,5…2,0 метра) и к их расстановки их по периметру фундамента. Прежде всего, необходимо определить вес полностью загруженного здания и определить способность грунта, на участке застройки, по восприятию им нагрузки без деформации.

Масса всего дома складывается из:

• всех конструктивных элементов здания, включая сам фундамент;
• веса мебели, оборудования, возможного максимального количества людей присутствующих в доме;
• вес снеговой нагрузки на крышу дома.

Несущая нагрузка на столб  опоры.

Несущая способность опоры, в основном зависит от типа грунта на участке застройки. Каждый тип грунта различно воспринимает внешнюю нагрузку и комплексно характеризуется величиной — расчетное сопротивления грунта (Ro). Некоторые выдержки из нормативных документов приведены ниже.

Допустимая несущая способность грунтов без необратимого смятия грунта.

 Глины:

• маловлажная плотная — 6,00 кг/см²;
• влажная плотная — 4,00 кг/см²;
• маловлажная мягкая — 5,00 кг/см²;
• мягкая влажная мягкая — 3,00 кг/см²;
• маловлажная мягкая — 3,00 кг/см²;
• влажная мягкая — 2,00 кг/см²;
• маловлажная очень вязкая — 2,50Ж кг/см²2;
• влажная очень вязкая — 1,00 кг/см².

Суглинки:

• маловлажный плотный — 3,00 кг/см²; 
• влажный плотный — 2,50 кг/см²;
• маловлажный мягкий — 2,50 кг/см²;
• влажный мягкий — 1,80 кг/см²;
• маловлажный очень мягкий — 2,00 кг/см²;
• мягкий очень влажный грунт — 1,00 кг/см²

Супеси:

• плотный состав — 3,00 кг/см²;
• маловлажный мягкий состав — 2,50 кг/см²;
• влажный мягкий состав — 2,00 кг/см²

Щебенистые грунты:

• галечниковые при наличии песчаного заполнителя — 6,00 кг/см²;
• галечниковые при наличии пылевато-глинистого заполнителя — 4,00 кг/см²;

Дресвяные грунты:

• гравийные при наличии песчаного заполнителя — 5,00 кг/см²;
• гравийные при наличии пылевато-глинистого заполнителя  — 3,50 кг/см²;

Песчаные грунты:

• крупной фракционности — 5,00 кг/см²;
• средней фракционности — 4,00 кг/см²;
• мелкой фракции маловлажные — 3,00 кг/см²;
• насыщенный влажный мелкой фракционности — 2,09 кг/см²;
• маловлажный пылеватые — 2,50 кг/см²;
• пылеватый влажный — 1,50 кг/см²;
• пылеватый насыщенный водой — 1,00 кг/см².

Когда определение вида грунта проблематично, необходимо принимать значение в несущей способности грунта в сторону уменьшения. Железное правило, которое необходимо соблюдать — лучше квалифицировать несущую способность грунта в сторону уменьшения, чем увеличения. Примеры несущей способности столбов, в зависимости от грунта и диаметра расширения столба, приведены в таблице.

Таблица.

Примечание: Величина допустимых нагрузок на грунт приведена для влажных пород при глубине заложения фундамента около 1,5 м. У верхнего среза грунта она снижается почти в 1,5 раза. Данные, не учитывают увеличения нагрузок, за счет образования опорного массива грунтобетона, образуемого от просачивания в поры грунта цементного молочка под воздействием гидростатического давления создаваемого бетонной смесью. Теперь необходимо определить количество столбов в фундаменте. Для этого полную расчетную массу дома необходимо разделить на Ro одной выбранной опоры и, таким образом, получить необходимое количество столбов в фундаменте. Размечая опоры, необходимо под внутренними несущими стенами, шаг столбов следует уменьшить на 10...15% в сравнении с шагом опор под наружными  стенами.

Если в доме планируются тяжелые стены, то шаг столбов принимается не более 2,0...2,5 метров. Это позволяет устроить ростверк с малым поперечным сечением. По внешнему периметру фундамента столбы рекомендуется располагать по его углам здания и на пересечении с внутренними стенами. Завершающим этапом строительства фундамента является устройство ростверка. К этим работам можно приступать сразу после устройства столбов. При определении сечения ростверка (поперечного), необходимо учитывать: схему его армирование; уклон участка; тип возводимого дома; толщину его стен и выбранную схемоу цоколя. Ширина ростверка должна соответствовать ширине самой стеной (с учетом утепления и внешней отделкой, типа цоколя — выступающий, западающий или ровный). Конструкция ростверка должен предусматривать отвод ливневых осадков.

Необходимо напомнить, что под ростверком должен обязательно быть воздушный зазор от 150 мм и более.

Рис. Зазор между ростверком и грунтом.

Уклон участка кардинально влияет на конструкцию ростверка. При небольшом уклоне лента ростверка может быть переменной высоты. Нижняя плоскость выполняется вдоль уклона, а верхняя плоскость — горизонтально. При значительном уклоне ростверк может выполняться ступенчатой формы. Вертикальную арматуру опор следует погрузить в тело ростверка не менее чем на 200 мми саму опору ввести в ростверк на 40...60 мм.  

Последовательность возведения ростверка (мм): А — гидроизоляция верхней части опоры; Б — песчаная подсыпка и забивка в грунт кольев опалубки; В — установка опалубки и устройство гидроизоляции; Г — размещение нижних продольных прутьев арматуры; Д — размещение всей арматуры и бетонирование.; Е — ростверк в готовом виде. Где: 1 — фундаментный столб; 2 — гидроизоляция; 3 — малярная кисть; 4 — подсыпка песка; 5 — крепеж опалубки (колья); 6 — доски опалубки верхние; 7 — доски опалубки нижние; 8 — гидроизоляция (рубероид); 9 — бетон; 10 — арматурные стержни; 11 — обноски шнур; 12 — готовый ростверк; 13 — стена дома; 14 — отмостка дома; 15 — наружная отделка (штукатурка); 16 — нулевая отметка. 

Во второй части статьи рассмотрим пошаговую технологию возведения фундамента с использованием технологии ТИСЭ.