Фундамент под быстровозводимые здания

Хотя отличительной чертой модульных построек считается их неприхотливость к земляному основанию, но для стационарной установки под быстровозводимым зданием всё-таки рекомендуется делать фундамент. Он предохраняет нижнюю часть от контакта с влажным грунтом, препятствует нарушению защитных покрытий металла, существенно продлевает время эксплуатации блочных сооружений без ремонта. Рассмотрим особенности конструкций и подходящих для них технологий в зависимости от размера и назначения модуля.

Что такое быстровозводимые здания

В основе концепции лежит сборка объекта из готовых, произведённых на заводе модулей-контейнеров стандартных размеров. Каждый такой блочный элемент – это автономная ячейка, представляющая собой прочный каркас (чаще всего металлический) с уже установленными ограждающими конструкциями, кровлей, окнами, дверями и смонтированными внутренними коммуникациями. Важнейшее преимущество состоит в высочайшей степени заводской готовности, достигающей у некоторых видов изделий 90% и более. На предприятии модули комплектуют всем необходимым техническим оснащением: системами отопления, вентиляции, электропроводкой, сантехническим оборудованием и чистовой отделкой.

Главные преимущества этого метода одновременно являются и ключевыми отличиями, определяющими разницу между возведением модульных зданий от традиционных строительных технологий.

• Префабрикация – перенос максимального количества производственных операций в заводские цеха.
• Мобильность. Сборочные элементы можно перевозить на любые расстояния с помощью автомобильного транспорта.
• Скорость. Доставленные на площадку модули устанавливаются в кратчайшие сроки и сразу же готовы к началу эксплуатации. При этом нет нужды дожидаться тёплого сезона, чтобы осуществлять работы, поскольку окончательный монтаж предполагает только сборку элементов в единое целое.
• Возможность демонтажа и повторного использования. Конструкция легко разбирается и перемещается на новый объект или на складское хранение.
• Высокое качество заводского изготовления минимизирует риски брака и обеспечивает необходимую точность всех сборочных элементов.
• Ремонтопригодность. Любые дефекты, возникающие в процессе эксплуатации, могут оперативно устраняться путём частичного вмешательства или полной замены повреждённого фрагмента конструкции.
• Экономическая эффективность. Сокращение сроков строительства снижает расходы на запуск объекта и позволяет быстрее возвращать вложенные капиталы.
• Минимальные затраты людей и ресурсов на подготовку площадки. Для установки чаще всего требуются лишь простые типы оснований: мелкозаглубленные ленточные, столбчатые, свайные или плитные. В некоторых случаях для лёгких малоэтажных зданий возможно обойтись и вовсе без фундамента.

Модульная технология незаменима там, где нужно оперативное развёртывание инфраструктуры: рабочие городки, мобильные офисы, медицинские пункты, торговые павильоны, общежития. Таким образом, быстровозводимые здания – это комбинация индустриальной точности, скорости и гибкости, предлагающий реальную альтернативу капитальному строительству для широкого спектра задач.

Существуют объективные минусы, о которых необходимо упомянуть отдельно. 

Во-первых, это касается пресловутого «барабанного эффекта», свойственного всем металлическим конструкциям. Во время сильного дождя или града возникает неприятный резкий стук по железу, вызывающий дискомфортные ощущения. Проблема решается за счёт использования пластиковой фасадной отделки, полностью нейтрализующей это явление.

Во-вторых, тонкая сталь, которую устанавливаются на внешние стеновые ограждения, плохо сопротивляется механическим воздействиям. Удар камнем или каким-либо твёрдым предметом может привести к повреждению защитного слоя цинка и краски. Если не предпринять срочных мер, начинается коррозия, способная уничтожить деталь. Поэтому необходимы регулярные осмотры здания и в случае обнаружения дефекта – немедленное его устранение (зачистка, грунтовка и покраска).

Условия, влияющие на выбор технологии постройки фундамента

Выбор типа фундамента для модульного здания представляется важным этапом проектирования, определяющим долговечность и устойчивость всей конструкции. Решение принимается на основе комплексного анализа инженерно-геологических условий конкретной строительной площадки. Ключевыми факторами, требующими оценки, являются:

• Механический состав и несущая способность грунта;
• Глубина сезонного промерзания;
• Уровень залегания подземных вод (УГВ);
• Сейсмическая активность региона (для сейсмоопасных районов).

Итоговый выбор технологии устройства фундамента и его заглубления зависит от совокупности всех перечисленных условий.

1. Анализ грунтов. Их параметры являются первостепенным фактором при проектировании. Разные типы имеют индивидуальную несущую способность и характерное поведение при изменении внешних обстоятельств.
2. К благоприятным землям относятся:

• Каменистые и скальные. Они обладают высокой стабильностью, не подвержены пучению и намоканию. Часто позволяют применять экономичные малозаглубленные конструкции;
• Крупнообломочные (хрящеватые) и песчаные (крупные и средние). Эти хорошо пропускают воду, не задерживают влагу, что снижает риски морозного пучения и уменьшает требования к гидроизоляции. Являются надёжным основанием для большинства типов фундаментов. Глубина промерзания для песчаных грунтов обычно не превышает 1 м.

3. Проблемные почвы, требующие сложных решений:

• Глинистые земли, суглинки и супеси. Они сильно подвержены морозному пучению из-за свойства удерживать воду. Уровень промерзания может достигать 1.5 м и более, что исключает использование малозаглубленных фундаментов без специальной подготовки. Требуется устройство песчано-гравийной подушки, усиленной гидроизоляции и отмостки для отвода воды;
• Торфяные и илистые территории обладают очень низкой несущей способностью, высокой сжимаемостью и динамичностью. Перед строительством необходима полная или частичная замена такого грунта на стабильное основание (например, песчаную подушку). Игнорирование этой меры может привести к просадке и перекосу здания.

4. Критические факторы воздействия, когда помимо статичных свойств почвы, необходимо учитывать динамические сезонные явления:

• Морозное пучение – наиболее деструктивный процесс, возникающий в водонасыщенных глинистых и пылеватых грунтах при их замерзании. Расширяясь, земля создаёт выталкивающие и касательные нагрузки на фундамент, что приводит к его деформациям, трещинам и разрушению. Риск пучения прямо связан с глубиной промерзания и уровнем воды;
• Общая влажность. Высокий УГВ чреват подтоплением, вымыванием земли из-под подошвы фундамента (подмыванию), усилению сил морозного пучения и коррозии строительных материалов. Требует обязательного устройства эффективной дренажной системы и надёжной гидроизоляции.

5. На грунтах с неблагоприятными характеристиками (высокое пучение, низкая несущая способность, переменный УГВ) оптимальным решением является оборудование плитного железобетонного фундамента. Такая конструкция, выполняемая в виде монолитной армированной поверхности, работает как единая платформа, распределяющая нагрузку от здания по всей площади, что минимизирует риски неравномерных просадок и деформаций.

Таким образом, тщательное исследование территории и грамотный учёт всех инженерно-геологических условий являются обязательной основой для безопасного и экономически обоснованного выбора фундамента под модульное здание.

Постройка фундаментов для быстровозводимых зданий

Фундамент служит основой любого сооружения, воспринимая и распределяя нагрузку от веса здания на грунт. Для быстровозводимых модульных домов его выбор и устройство определяются целевым назначением (сезонное или постоянное), этажностью, общей массой конструкции, а также инженерно-геологическими условиями участка. Современные технологии предлагают широкий спектр решений – от простейших поверхностных оснований до капитальных заглублённых систем.

Работы относятся к категории трудоёмких и финансово затратных операций. Снижение себестоимости и времени их производства – это существенный плюс в пользу технологии модульного строительства. Кроме того, речь идёт о необходимости сооружения относительно недорогих разновидностей земляного основания, а в некоторых случаях – о полном отсутствии «мокрых» процессов.

Общие требования

Территория, предназначенная для установки модульной конструкции, должна быть очищена от растительности, камней и другого мусора. Следует выровнять поверхность, удаляя все бугры и засыпая ямы. Желательно подбирать место на возвышенности, чтобы добиться естественного оттока влаги и не допустить её застаивания под зданием. При необходимости площадку дополнительно укрепляют, создают песчано-гравийную подушку и трамбуют её.

Виды фундаментов

В зависимости от особенностей проекта рассматриваются следующие разновидности фундаментных технологий.

1. Поверхностные (незаглублённые) основания. Хорошо себя зарекомендовали для лёгких временных одноэтажных сооружений с незначительной нагрузкой (до 200 кг/м²), устанавливаемых на стабильных, ровных грунтах.

• По периметру здания на подготовленную площадку укладываются опорные элементы – кирпичи, тротуарные плиты или бетонные блоки. Поверх них обязательно находится слой рулонной гидроизоляции (например, рубероид), после чего монтируется модуль.
• Преимущества – максимальная скорость и экономичность, полное отсутствие земляных работ и длительных «мокрых» процессов, связанных с бетонированием.
• Ограничения – только для временных построек на очень плотных и ровных грунтах.

2. Блочные и балочные основания. Эти решения представляют собой компромисс между скоростью монтажа и надёжностью, подходят для лёгких и средних по весу стационарных зданий.

• Фундамент из бетонных блоков (ФБС). Готовые фундаментные блоки (железобетонные, керамзитобетонные) вручную или с применением техники распределяются по периметру и под несущими перегородками модуля. Гидроизоляция обязательна при заглублении. Критически важна подготовка ровного и плотного основания (песчаной подушки). К преимуществам относят высокую скорость монтажа, удовлетворительную прочность и морозостойкость. Среди недостатков называют требование тщательного выравнивания площадки и возможность потери – при подвижках грунта – единой плоскости опор. В таком случае модули на проблемных участках поднимают на домкратах, укрепляют поверхность и восстанавливают горизонтальный уровень.
• Основание из дерева или железа. Используется обработанный от воды и вредителей брус сечением от 100х100 мм (предпочтительно хвойных пород) или защищённые от коррозии металлические балки (швеллер, двутавр). Элементы укладываются рядами под несущие линии блок-контейнеров. Метод характеризуется крайне низкой стоимостью и простотой выполнения. Рекомендуется только для временных конструкций из-за риска гниения (дерево) или ржавчины (металл) при длительном контакте с грунтом.

3. Свайные и столбчатые фундаменты идеальны для участков со сложным рельефом, слабыми, пучинистыми или обводнёнными грунтами, обеспечивают стабильность с минимальным объёмом земляных работ.

• Стальные винтовые сваи с лопастью вкручиваются ниже глубины промерзания с шагом до 2 метров. После обрезки под единый уровень полости свай заполняются бетоном для повышения прочности и защиты от коррозии. Сверху монтируются оголовки и производится обвязка (ростверк) из металла или бруса. Метод отличается высокой скоростью установки, отсутствием вибрации при монтаже, эффективностью на затопляемых участках и склонах. Сваи не подвержены морозному пучению. При необходимости возможен демонтаж и повторное использование. Это один из самых популярных и универсальных типов фундамента для модульных сооружений на проблемных грунтах.
• Столбчатая конструкция. Опорные элементы из бетона, кирпича или готовых блоков заглубляются на 0,5–1,5 метра в точках максимальной нагрузки. Сверху объединяют ростверком, на который монтируют быстровозводимое здание. Способ экономичный, отличающийся хорошей устойчивостью на просадочных грунтах. Не применяется на торфяниках, сильно пучинистых глинах, горизонтально-подвижных участках и склонах из-за риска опрокидывания.

4. Плитные фундаменты относятся к категории капитальных, надёжных оснований с максимальной несущей способностью и устойчивостью. Сооружается монолитная железобетонная плита на поверхности грунта или с небольшим заглублением. Ключевые этапы:

• Подготовка котлована (до 0,7 м) с уплотнением его дна.
• Укладка разделительного слоя геотекстиля.
• Формирование и трамбовка песчано-гравийной подушки.
• Монтаж инженерных коммуникаций, гидро- и теплоизоляции (например, пенополистирола).
• Сборка опалубки, создание арматурного каркаса.
• Заливка бетона за один приём с последующим виброуплотнением и выравниванием.
• Уход за бетоном (увлажнение) и набор прочности в течение 28 суток.

Преимущества: высокая пространственная жёсткость, равномерное распределение нагрузки, устойчивость к подвижкам грунта, возможность использования в качестве чернового пола. Метод рекомендован для стационарных зданий на слабых, пучинистых, обводнённых участках, а также в сейсмически активных районах. Вариантом является применение готовых аэродромных плит, что ускоряет процесс, но требует привлечения тяжёлой техники и усиленного основания подъездных путей.

5. Ленточные фундаменты. Традиционное решение для капитального строительства, обеспечивающее надёжную опору под несущими стенами. Заливается монолитный железобетонный пояс или собирается из блоков по периметру и под внутренними переборками. Различают мелкозаглубленный фундамент (его закладывают на глубине 0,5–0,7 м), подходящий для стабильных грунтов с низким пучинистым потенциалом; заглублённый расположенный ниже уровня промерзания на 30–50 см. Имеют высокую несущую способность, долговечность. Среди недостатков отмечается достаточно большой объём земляных работ и материалов, повышенная трудоёмкость и увеличенные сроки возведения (по сравнению со свайными или плитными типами).

Для временных быстровозводимых зданий оптимальны экономичные поверхностные, блочные или свайно-винтовые технологии. Для стационарных модульных сооружений решение принимается по результатам геологических изысканий: винтовые сваи – для сложных и обводнённых грунтов, монолитная плита – для слабых и пучинистых, ленточный или блочный фундамент – для стабильных условий. Правильный выбор гарантирует долговечность, безопасность и сохранность всей конструкции.