Фундамент на скале: правила выбора, особенности строительства на скальном грунте
Характеристики и особенности
В этот класс входят:
- осадочные (известняки, песчаники);
- магматические (андезиты, граниты, диориты);
- метаморфические (сланцы, мраморы, железные руды) горные породы.
Они отличаются жесткой связью между частицами и залегают массивом в виде сплошного или трещиноватого пласта. Породы мало подвержены осадке, а оценка несущей способности проводится по сопротивлению сжатия в насыщенном состоянии.
Характеристиками такого грунта являются коэффициент размягчения, выветриваемость и степень растворимости. От каждого из них зависит легкость устройства фундамента и несущая способность. Их принимают во внимание при обосновании конструкции, размеров и необходимость привлечения нужной для работы техники. Породы мало подвержены деформации, пучению и размягчению. Основание бывает не только из одного, а и из нескольких типов грунтов на разном уровне.
Виды фундамента на скальных поверхностях
При строительстве частного дома на скальной поверхности используются несколько вариантов фундаментов:
1.Столбчатый фундамент. Самый оптимальный вариант по соотношению материальных и временных затрат: возводится быстро, расходы минимальны. Представляет собой конструкцию с опорами, углубленными в грунт, и ростверком.
2.Заглубленный ленточный фундамент. Идеальный вариант для участка, который представлен не сплошной скалой. Т. е. такого участка, где есть возможность «копнуть» минимум на 0,7 м (на сплошной скале невозможно углубиться глубже 0,5 м). Первым этапом разрабатывается грунт, выкапывается котлован, выравнивается участок. Затем укладывают песчаную подушку толщиной около 0,3 м и накрывают ее гидроизоляционным слоем. Далее – опалубка, формирование армированного пояса, заливка бетонного основания.
3.Мелкозаглубленный ленточный фундамент. Глубина основания – 0,3 м. Песчаную подушку не используют. Иногда можно отказаться от армированного пояса, но только в том случае, если грунт ровный.
4.Плитный фундамент. Монолитное основание из бетона или железобетона. Самый затратный вариант, поэтому используется не часто.
Выбор фундамента для скального грунта
Скальный грунт является сплошным массивом, который обладает высокой прочностью и не размягчается под действием жидкости. Грунт никогда не сжимается и не подвергается промерзанию. Несущая способность грунта делает скалу надежным местом для постройки дома.
Узнайте какой фундамент можно использовать и как его заложить на скальном грунте.
Виды скальных грунтов и их характеристика
Существует три основные породы скального грунта:
Гранит – самый популярный материал, используется в строительстве и отделке. Отличается особой прочностью, долговечностью. Он образуется из изверженной магмы, которая залегает в глубине земной коры.
Песчаник – обмолочные зерна, связанные минеральным веществом, преимущественно цементом. Осадочная горная порода образуется при разрушении. Обладает высокой пористостью, применяется в строительстве как стеновой материал.
Известняк – осадочная горная порода, состоит из кальцита. Известняк не размывается водой и не деформируется при строительстве.
Достоинства и недостатки скального грунта
Достоинство скального грунта заключается в том, что скала служит крепким основанием для дома:
- в составе скалы отсутствует песок и глина, что делает скальный грунт очень прочным;
- скальный грунт не пропускает влагу и не является пучинистым;
- в холодное время года исключено воздействие сил пучения на основание фундамента. Благодаря этому можно не опасаться движения почвы и фундамента, а также разрушения строения.
Недостаток скального грунта состоит в том, что из-за прочности породы очень трудна разработка скалы:
- требует применения специальной техники;
- не позволяет соорудить подвал и цокольный этаж;
- проблематична подводка к дому коммуникаций и дренажной системы (водопровода).
Фундамент на скальном грунте может заглубляться не больше, чем на 50 см. Если есть вероятность бокового сдвига скалы, то потребуется разработка грунта для углубления фундамента.
Выбор фундамента для скального грунта
При заложении фундамента на скальном грунте используют ленточный или столбчатый фундамент.
Ленточный заглубленный фундамент на скале используется только в том случае, если скальный грунт не представлен сплошной скалой и возможно заложение фундамента на глубину 70-80 см. При использовании заглубленного фундамента необходимо сделать разработку грунта. Она включает в себя следующие процессы: выемка грунта, создание котлована под фундамент, выравнивание грунта на участке, рытье необходимых канав и траншей. После разработки грунта укладывают песчаную подушку глубиной 30 см. Далее, размещают слой гидроизоляции. Выполняют опалубку и армирование арматурными стержнями, которые обработаны антикоррозионной пропиткой. Опалубку производят из деревянных брусков, досок и фанеры. Опалубку выравнивают по горизонтали и вертикали. А затем готовую конструкцию заливают бетонной смесью и оставляют на две недели.- Мелкозаглубленный ленточный фундамент. Мелкозаглубленная лента укладывается на глубину 30 см. Отличие ленточного фундамента от мелкозаглубленного — в глубине заложения фундамента. Поэтому этапы возведения аналогичны, за исключением разработки грунта и укладки песчаной подушки. Если скальный грунт ровный и без резких перепадов в высоте, то армирование можно не делать. Песчаную подушку так же можно исключить.
- Столбчатый фундамент – оптимальный выбор для скального грунта. Столбчатый фундамент с ростверком представлен опорами, отлитыми бетоном в углублениях.
Преимущества столбчатого фундамента:
- быстрый срок изготовления;
- небольшой расход материалов;
- минимальная разработка грунта;
- устойчивость на скале.
Фундамент на скальных грунтах
Особенности скального грунта
Скальные грунты состоят из различных пород, которые имеют свои характерные особенности:
- Гранит. Этот популярный материал широко используют в строительстве и отделке различных сооружений. Обладает очень высокой прочностью и долговечностью.
- Песчаник. Порода представляет собой обмолочные зерна, которые связаны между собой минеральными веществами (преимущественно цементом). Имеет высокую пористость и широко используется в качестве стенового материала.
- Известняк. Порода, которая состоит из кальцита. Противостоит размыванию и деформациям.
Скальный (или скалистый) грунт встречается на территории России довольно часто. С точки зрения науки скальными называют грунты, состоящие из одной или нескольких горных пород (обычно у нас это гранит, кварц, или песчаник), основу которых образуют кристаллы величиной от 200 мм, связанные между собой единой жесткой структурой. Скальный грунт может быть в виде единого монолита, образованного вулканическими породами, или слоистым, состоящим из пород осадочного происхождения. Скальный грунт – самый прочный из всех. Он выдерживает давление до 120 МПа, мало деформируется (если не расположен в сейсмоопасном районе), практически не подвержен размыванию и морозному пучению, что делает его идеальным для строительства. Об этом люди знали с самого зарождения зодческого искусства: древние греки, а за ними римляне, а за ними средневековые европейцы старались устраивать монументальные здания именно на скальных грунтах. Однако, скальный грунт обладает одним большим недостатком: он очень плохо поддается обработке. Это как раз и определяет особенности строительства домов на скалах.
Обычно фундаменты на скальных грунтах бывают двух видов: ленточные и столбчатые с ростверком (только здесь роль столбов играют «быки» — массивные опоры круглой или прямоугольной формы, отлитые в углублениях в скале) Фундаменты на скале имеют ряд преимуществ перед другими видами фундаментов. В первую очередь, они могут иметь самые простые конструкции – иногда достаточно просто «положить» на скальное основание мелкозаглубленную «ленту», даже не применяя песчаной отсыпки. Во-вторых, фундаменты на скале могут выдержать значительный вес сооружения, ведь в данном случае фундаментом становится вся скала.
Скальный грунт обладает многими достоинствами, к которым относят высокую прочность и влагонепроницаемость.Это возможно благодаря тому, что в составе такой почвы нет глины и песка.
Помимо этого, на стены фундамента, построенного на таком грунте, не действуют силы пучения. Это предотвращают движение фундамента и разрушение строения, которое в дальнейшем возникает при этом.
Конечно, несмотря на все это, скальные грунты обладают некоторыми недостатками. Профессионалы выделяют следующие минусы скальных грунтов:
При строительстве понадобится использование специальной техники, что несколько повысит стоимость строительства.
На таких грунтах невозможно соорудить строения с цокольным этажом и подвалом.
Возможны проблемы при устройстве дренажной системы и прокладки коммуникаций.
Зачастую заглубление фундамента на скальном грунте составляет не больше полуметра. При необходимости глубина может быть несколько больше. Конечно, такие изменения повлекут за собой немалые денежные затраты.
Если скала залегает недалеко от поверхности, скорее всего, придется «забыть» о подвале – работы по разработке скального основания чрезвычайно трудоемки и дороги. Кроме того, в настоящую проблему превращается подводка коммуникаций, особенно канализации и дренажной системы.
Скала редко бывает ровной. Иногда перепады высот в пределах строительной площадки могут достигать нескольких метров. В таком случае приходится устраивать сложные фундаменты, компенсирующие перепады высот «ступенями». Каждая «ступень» представляет собой армированную железобетонную ленту. Каркасы всех «ступенек» должны соединяться между собой наклонными связями из той же арматуры. Затем на эти «ступени» выкладывается цоколь, который и выводится на один уровень.
Причем речь идет не только о «серьезных» землетрясениях, но и о небольших подвижках земной коры, которые происходят практически повсеместно. Здесь твердость скальных грунтов становится их недостатком – они не могут играть роль демпфирующей подушки, как мягкие грунты, и все вибрации неизбежно передаются дому. Частично проблему можно решить «жесткой» привязкой к скальному основанию при помощи анкеров. В скале бурятся отверстия, в нее на эпоксидный или аналогичный клей вставляются анкера с расчетом, чтобы они торчали на 20-30 см над поверхностью. Армирующий пояс будущего фундамента «привязывается» к этим анкерам. Кроме того, нелишним будет предусмотреть в конструкции дома антисейсмические швы.
Выбор фундамента для скальных поверхностей.
При строительстве здания на скальном грунте могут быть использованы следующие фундаменты:
Заглубленный ленточный фундамент в основном используется в тех случаях, когда участок представляет собой не сплошную скалу и есть возможность заложить конструкцию на глубину не меньше 70 см. При устройстве основания нужно будет провести ряд работ. В первую очередь нужно будет убрать грунт на определенную глубину и создать котлован. Также выполняется выравнивание участка и устройство траншей. После того как разработка грунта будет выполнена, выполняют укладку песчаной подушки. Ее толщина должна составлять близко 30 см. Поверх нее укладывается гидроизоляция. Когда основание будет подготовлено, выполняется устройство опалубки, укладка армированного пояса и заливка бетона.
Мелкозаглубленное ленточное основание устраивают на глубине 30 см. Так как глубина залегания небольшая, то можно обойтись без песчаной подушки. Если грунт ровный, то можно забыть и об армированном поясе. Это позволит несколько сэкономить на устройстве основания.
Применение плитных фундаментов, с учетом всех особенностей возведения этого типа основания на скальном грунте, является крайне затратным мероприятием. Вследствие — выигрывают более бюджетные варианты.
Оптимальным решением для скального грунта станет столбчатый фундамент. Конструкция представляет собой опоры с ростверком. Опоры несколько углубляются, что придает основанию устойчивости. Достоинство такого фундамента заключается в скорости возведения и небольших затратах.
Особенности скальных грунтов
Скалистые грунты сложены различными породами, имеющими свои отличительные особенности:
- Гранит. Этот популярный материал широко используется при возведении и отделке различных построек. Обладает очень высокой прочностью и долговечностью.
- Песчаник. Порода представлена обмолоченными зернами, связанными с минеральными веществами (в основном цементом). Он имеет высокую пористость и широко используется в качестве стенового материала.
- Известняк. Скала состоит из кальцита. Устойчив к эрозии и деформации.
Кроме того, на стены фундамента, построенного на таком грунте, не действуют силы пучения. Это предотвращает смещение фундамента и разрушение конструкции, которое в дальнейшем в этом случае происходит.
Недостатки Скального грунта
Конечно, несмотря на все это, у грунтов есть и недостатки.
Специалисты выделяют следующие недостатки каменистых грунтов:
- При строительстве потребуется использование спецтехники, что несколько увеличит стоимость строительства.
- На таких почвах нельзя строить постройки с подвалом.
- Могут возникнуть проблемы с устройством водостока и прокладкой коммуникаций.
Выбираем основу для каменных поверхностей
При возведении здания на каменистой местности можно использовать следующий фундамент:
- Более глубокий ленточный фундамент используется в основном в тех случаях, когда площадка не является твердой породой и есть возможность закладывать конструкцию на глубину не менее 70 см. При установке фундамента потребуется провести ряд работ. В первую очередь потребуется удалить грунт на определенную глубину и сделать котлован под фундамент. Площадка также выровнена и закреплена. В конце котлована укладывается песчаная подушка. Его толщина должна быть около 30 см, над ним предусмотрена гидроизоляция. Когда основание подготовлено, выполняется опалубка, укладывается армированный пояс и заливается бетон.
- На глубину 30см выкладывается неглубокая ленточная основа. Поскольку глубина небольшая, можно обойтись без песчаной подушки. Если грунт ровный, про усиленный пояс можно забыть. Это позволит сэкономить на базовом устройстве.
- Примеры использования плитных фундаментов есть, но с учетом всех особенностей строительство такого типа фундамента на каменистом грунте — чрезвычайно затратное мероприятие. В результате выигрывают более бюджетные варианты.
- Оптимальным решением для скального грунта станет столбчатый фундамент. Конструкция состоит из опор с сеткой. Опоры немного заглублены, что придает устойчивости фундаменту. Преимущество такого фундамента — скорость возведения и невысокие затраты.
Особенности строительства фундамента на скале
Устройство фундамента начинается со снятия мягкого грунта и разметки участка. По разработанной схеме устраивают ямы квадратного сечения. В будущем их оснастят опорами из бетонных блоков, дерева или кирпича. Недостатком деревянных опор является их хрупкость: срок службы в среднем составляет 9 лет. Что касается кладки, то она немного продлит срок строительства.
Скальный грунт обладает такими особенностями:
- не промерзает;
- не сжимается;
- не подвергается морозному пучению;
- выдерживает значительные нагрузки.
Этот вид породы универсален для разных типов фундаментов. Однако все же лучше отказаться от монтажа свайного сооружения.
Конструкция фундамента на скальном грунте может быть самой простой. Например, основание в виде мелкозаглубленной ленты. Любой вид опоры способен выдержать большой вес сооружения, поскольку сама скала становится фундаментом.
Оптимальным вариантом считается столбчатый фундамент на скале при заглублении на небольшую глубину. Столбы устанавливаются в пробуренные скважины. Чтобы увеличить прочность конструкции, на конце опоры делается расширение. При возведении на прочной скальной породе не требуется сильного заглубления фундамента, поскольку хорошая несущая способность обеспечивается самой скалой.
Конструкция связывается ростверком. Основание получается надежным и устойчивым. К его достоинствам относятся невысокие затраты, быстрое возведение.
Также на скальном грунте делают фундамент:
- заглубленный ленточный. Подобное основание создают, если его границы находятся не на сплошной скале. В этом случае работы по формированию котлована связаны с извлечением земли на глубину порядка 70 сантиметров. Далее площадка выравнивается, обустраиваются траншеи, укладывается песчаная подушка, гидроизоляция. На подготовленном основании выполняется опалубка, делается армированный пояс, заливается бетонная смесь.
- ленточный мелкозаглубленный. Для него достаточно вырыть котлован 30 сантиметров глубиной. При этом подушка из песка не нужна. На ровном грунте не требуется и армированного пояса. Такой фундамент более экономичен.
- плитный. Для обустройства подобного вида основания существует множество факторов, которые удорожают строительство и делают данное мероприятие слишком затратным.
Распространенными являются более экономичные варианты. Во многих случаях на скальной породе возводят мелкозаглубленную конструкцию. Подобное основание является надежным. Оно защищено от разрушения прочностью самой породы, неоспоримыми преимуществами которой являются еще и водонепроницаемость, долговечность. Скала становится естественной опорой для возведенного на ней дома.
Все же имеются и недостатки. На скалистой почве трудно делать систему дренажа, прокладывать коммуникации. Скальный грунт располагается обычно в сейсмоактивных зонах. Проблемы по укреплению фундамента для предохранения его от подземных толчков требуют проведения дополнительных операций. Поэтому в породе делаются отверстия. В них устанавливаются крепежные элементы, к которым крепится армированный пояс.
Трудности при работах на таких почвах определяют специфику возведения домов на скалах. При этом обычными инструментами справиться невозможно. При строительстве приходится применять специализированную технику. При этом повышается стоимость постройки.
Виды скального грунта
В основном скальный грунт находится в горных местностях, образуясь в результате разрушения горных пород. Однако он присутствует и на равнинах. При этом скальные породы находятся под осадочными массами на некоторой глубине.
Существуют такие виды грунта:
- магматический (гранит, диорит, андезит);
- сланец, кварцит, гнейс, мрамор, железная руда, относящиеся к метаморфическому происхождению;
- сцементированные осадочные массы (конгломерат, песчаник);
- мергель, гипс.
Несущая способность таких пород оценивается по сопротивлению сжатия почвы, находящейся в насыщенном состоянии. Важными характеристиками являются степень растворимости, выветриваемость, коэффициент размягчения. От них зависит несущая способность. Также эти параметры принимаются во внимание при проектировании конструкции, обосновании для привлечения спецтехники.
При строительстве фундамента учитываются геологические, физические особенности породы. Многие разновидности способны выдержать на квадратном метре 50 тонн груза. Для них подходят столбчатый, ленточный плитный фундаменты.
Сваи для формирования основания на скальных грунтах использовать не рекомендуется. Ниже перечислены причины, почему этого делать не надо:
- слишком осложнен процесс вкручивания их в каменистую породу. Встречающиеся по пути камни мешают свободному погружению на нужную глубину ввинчиваемой опоры;
- большая вероятность деформации свайного столба. Свая может согнуться при попадании на крупный камень. Почва при этом может быть довольно мягкая;
- в скальном грунте могут произойти обрывы лопастей, повредиться антикоррозийное покрытие, сварные швы. Такие риски снижают несущую способность, прочность фундамента;
- естественное выветривание дисперсных грунтов. Подобные породы не дают возможности хорошо укрепиться наконечнику сваи.
Использование свайной технологии относится к довольно дешевому и оперативному способу строительства фундамента. Однако на скальных грунтах она нецелесообразна. Для создания фундамента на подобных почвах выбирают другие, более надежные решения.
Высокие прочностные характеристики, которыми обладает скальный грунт, способствуют созданию надежной опоры для строения. При формировании фундамента на верхних слоях породы конструкция возводится за небольшое время и получается довольно экономичной
Устройство фундамента
Несмотря на все положительные характеристики, фундамент на скальном грунте для дома не относят к простым конструкциям. Это связано со сложностью его обработки. Ленточные опоры любой глубины заложения требуют выровненной площадки под подошву, что в скальных грунтах сделать сложнее чем в других типах. Это же относится и к плитным и к свайным конструкциям.
- Свайные фундаменты. Удобны для использования в таких грунтах. Так как сама горная порода уже является надежной опорой, для свай достаточно пробурить неглубокие скважины. В них закладывают стержни и заливают цементным раствором для надежной связи со стенками. Для небольших легких частных домов на скалу достаточно опереть неглубоко заложенные столбы, а между собой соединить их ростверками для сбора нагрузок от несущих конструкций. Сваи помогают эффективно использовать неровные участки для строительства – нет необходимости их выравнивать.
- Ленточные конструкции не заглубляют, лишь выравнивают под них основание. Монолитные конструкции заливают непосредственно над поверхностью грунта. Это позволяет уменьшить количество работ.
- Плиты нецелесообразно применять в таких условиях, так как они требуют финансовых затрат.
Особенностью строительства на скальных основаниях является то, что в таких условиях затруднительно устроить в здании подвал или цокольный этаж. Это учитывают при проектировании и выборе места.
Распространено также наличие скальных пород на некотором уровне от поверхности земли. При этом над ними может быть слой песка или глины. В таком случае целесообразно выбрать котлован до надежного основания и опирать на него ленту или плиту. При использовании свай, они забиваются или бурятся до уровня залегания горных пород. Скальные грунты – надежные основания, но требуют внимательности в выборе типа фундамента и его проектировании.
Преимущества и недостатки
Скальный грунт, как и любой другой, имеет свои достоинства и недостатки.
Преимущества:
·высокая прочность;
·долговечность;
·водонепроницаемость;
·не подвержен силам пучения (т. е. фундамент не будет смещаться).
Недостатки:
·невозможность постройки цоколя, подвала;
·сложности при формировании дренажной системы;
·проблемы при прокладке коммуникаций;
·часто – ступенчатость;
·сейсмоактивность зон, где расположены скалы;
·необходимость в специальной технике для строительства (что влияет на стоимость).
Особенности строительства на скале
Строительство дома на участке начинается с разметки и удаления верхнего слоя грунта. Формируются ямы квадратной формы, в которые вклинивают бетонные, деревянные или кирпичные опоры. Опоры из дерева крайне быстро выходят из строя, кирпичные служат подольше, самые долговечные – бетонные.
Опоры связывают между собой ростверком – рамой, которая распределяет нагрузку от несущих элементов. Т. к. Новороссийск находится в сейсмоактивной зоне, то нужно будет дополнительно провести работы по укреплению на случай подземных толчков, вибраций. Для этого в скальном грунте создают отверстия и устанавливают в них анкера (крепежные изделия), к которым прикрепляют армированный пояс.
Главной отличительной особенностью скального грунта является наличие жестких прочных связей между частицами (зернами). Это способствует высокой прочности на одноосное сжатие – при давлении сверху фундамент на скале не деформируется.
 Дом на скале |
Можно ли использовать свайный фундамент
Свайный фундамент на скальном грунте используется нечасто. При его монтаже могут возникнуть разнообразные трудности, к основным из которых относятся:
- Вкручивание/забивка свай достаточно затруднительно, а иногда вообще невозможно. На пути изделия могут находиться большие твердые валуны, которые не позволяют её углубиться на необходимую глубину;
- Большой риск деформирования металлического стержня. Часто даже в относительно мягком грунте стержень может деформироваться из-за преграды, оказавшейся на пути;
- Сваи не используются в дисперсной почве, образовавшейся в процессе эрозии пород. После ввинчивания винт стержня не может прочно закрепиться в твердом слое продолжая уходить вглубь. Это может произойти не сразу, поэтому выстроенное здание может перекоситься;
- Ввинчивание сваи в каменистый грунт может полностью уничтожить антикоррозийное покрытие, нанесенное на производстве. Может повредится лопасть или полностью оторваться от стержня. Могут частично разойтись швы, что приведет к потере несущей способности.
Использование винтовых свай для фундамента на скальном грунте является нецелесообразным. Дополнительным минусом является факт, что каменистая почва требует использования специальной крупногабаритной техники, что непременно приведет к дополнительным денежным затратам.
Альтернатива свайному фундаменту
Специалисты высчитывают необходимую глубину основания в зависимости от типа почвы на конкретном участке. Как правило, глубина варьируется от 1 до 2.5 метра. Гранит или базальт способны выдерживать нагрузку в 50 000 кг на 1 м2. Самыми распространенными типами в подобном случае являются столбчатый, ленточный основания. Также часто используют монолитное основание.
Лучшей альтернативой свайному фундаменту на скальном грунте будет неглубокое столбчатое основание. Специальным оборудованием проделываются неглубокие скважины, после чего в них устанавливаются столбы или монолитные конструкции. Для придания большей надежности они могут дополняться расширениями на кольцах. Благодаря высокой прочности, проделывать глубокие скважины не нужно. Им не страшны сезонные пучения, прочие выталкивающие силы.
Также отличным вариантом является ленточное основание с небольшим углублением. Прослужит такое основание много десятилетий
Особенности возведения фундамента на скале
Устройство фундамента начинают с удаления слабого грунта и разметки участка. Согласно разработанной схеме устраиваются квадратные ямы. В них в дальнейшем будут устанавливаться опоры из бетонных блоков, дерева или кирпича. Недостаток деревянных опор заключается в их недолговечности: срок эксплуатации в среднем составляет 9 лет. Что касается кирпичной кладки, то это несколько увеличит срок строительства.
На следующем этапе все опоры связываются между собой ростверком. При этом учитываются особенности региона. Если дом будет возводиться в месте с высокой сейсмичностью, то нужно провести ряд дополнительных работ. Так, в скале делаются отверстия, куда устанавливаются анкера. К ним прикрепляется армированный пояс. Это позволит несколько снизить негативное действие вибрации.