Построить подвал под собственным домом - не проблема⁠⁠

Хочу поделиться с вами опытом возведения подземной части здания, когда само здание уже возведено. Как не затронуть дом и выкопать под ним котлован, чтобы сделать там, например, подвал?

Не стану разубеждать вас в серьезности вопроса сохранности существующего здания в процессе выполнения подземных работ, как, впрочем, любых работ, проходящих ниже глубины залегания фундамента рядом с существующим зданием.

Перечислю основные негативные последствия, влияющие на уже построенное здание, в случае неудачно выполненных подземных работах при последующем возведении его подземной части:

1. Трещины по несущим стенам. Причем, чем выше поднимается трещина, тем она шире. Типичный пример, когда трещина в области цоколя имеет нитевидную форму, а к верхнему этажу она расширена до 10-15мм.

2. Неспокойная динамика развития трещин. Когда трещины в течении сезона после выполненных подземных работ продолжают расти.

3. Нестабильно подвижные деформационные швы. Это имеет место, когда здание примыкает к другому строению, зданию, фундамент которого не имеет статичности. Опасность в том, что у деформационного шва есть рабочая амплитуда подвижек, в пределах которой шов обеспечивает нормальную эксплуатацию объекта. Если же подвижки выходят за допустимый диапазон, то деформационный шов перестает работать. Вместо него мы имеем банальную щель.

Имеем трехэтажный особняк с пристройкой. Его размеры в плане 11х13м, высота на уровне конька кровли 14м. Пристройка к этому зданию двухэтажная трапециевидной формы с размерами в плане 7х7м и высотой около 10м по парапету ее эксплуатируемой кровли. В статье описываемые работы производятся в районе пристройки. Дом нас не интересует.

Первый этаж пристройки планируется под проходную веранду, второй этаж под зимний сад с тропическим климатом. Для упрощения будем называть пристройку зимним садом. Высота его составляет 8,5м, где 3м – высота первого этажа, 5,5м – высота второго этажа.

Приведу схему пола пока меня не пригласили поруководить реконструкцией...

В самом деле, как еще можно было бы запроектировать и выполнить покрытие первого этажа, если под ним нет подвала? Вот под таким помещением мы и будем делать еще одно помещение.

Еще немного вводных, которые позволят Вам глубже понять суть проводимых работ: зимний сад примыкает к трехэтажному особняку, площадью 400кв.м. и имеет входы, как с первого этажа, так и со второго. Важно, что у зданий собственные не связанные между собой фундаменты, расположенные на разных отметках. Фундаменты ленточные монолитные. Причем фундамент зимнего сада не замкнут по контуру. Такое решение обусловлено тем, что зимний сад примыкает к дому и необходимости заливать ленту фундамента зимнего сада вдоль ленты существующего фундамента дома нет. Строение фундаментов обоих зданий и планы показаны на Рис. 3 и Рис. 4.

Заказчик поставил задачу сделать подвал высотой 3м. Из этого условия была принята глубина заложения нового фундамента – 3800мм от уровня чистого пола против существующих отметок - 2000мм и 1700мм соответственно. Таким образом, фундамент будет заглубляться еще на 1800 – 2100мм от существующей отметки.

Схема залегания нового фундамента зимнего сада приведена на рис. 5. Для сравнения на рисунке приведены оба фундамента – до заглубления фундамента и устройства подвала  (Рис. 5а), и после (Рис. 5б).

Примыкание зимнего сада к дому выполнено деформационным швом. По этому деформационному шву в дальнейшем мы будем примыкать их заглубляемые фундаменты. Деформационный шов в данном конкретном случае должен быть вертикальным по всей высоте без каких-либо горизонтальных участков.

Отмечу, что для выполнения ответственных работ на отметке ниже глубины залегания фундамента в обязательном порядке требуются экспертиза несущих конструкций строений, под которыми будут вестись работы, а так же примыкающих строений. Не стоит так же пренебрегать строениями, находящимися в радиусе до 10м от места проведения работ т.к. когда мы доберемся до пульпы, есть вероятность, что она будет выдавлена давлением от веса пласта материка и веса близлежащих строений. Последствия он некачественно проведенных работ могут быть не видны в пределах до нескольких лет. А экспертиза выявит и зафиксирует состояние слабых мест. Возможно, что и их потребуется усиливать.

План работ по заглублению фундамента и устройству подвала можно представить в следующем виде:

1. Подготовительные работы

2. Сбор исходных данных. Геология, старые чертежи, натуральные исследования, шурфы

3. Сбор нагрузок. Проектные работы

4. Демонтажные работы

5. Демонтаж плиты покрытия первого этажа,

6. Производим выемку грунта внутри помещения первого этажа зимнего сада до отметки низа подошвы существующего фундамента.

7. Устройство фундамента и дренажа

8. Размечаем весь фундамент на захватки или участки.

9. Выполняем выемку грунта в строгом соответствии с планом разметки, армируем, раскрепляем опалубку, заливаем бетоном.

10. Производим следующую выемку грунта внутри помещения первого этажа зимнего сада от отметки низа подошвы существующего фундамента до отметки низа подошвы нового фундамента.

11. Устройство внешнего дренажного колодца

12. Организовываем внутренний дренаж

13. Заливка пола и несущих плит покрытия

14. Заливаем конструкцию пола подвала

15. Заливаем конструкцию перекрытия между подвалом и первым этажом

16. Наружные работы

17. Гидроизоляция и утепление стен нового фундамента

На схеме есть восемь оранжевых захваток, одни из которых находятся на углах зимнего сада, другие находятся на стыках дома и зимнего сада. Причем в парах 29-30 и 31-32 29 и 31 захватки имеют единственный доступ с внутренней  стороны зимнего сада – со стороны второй своей пары. Поэтому заливать эти захватки необходимо одна за другой. Такой способ заливки – единственное правильное решение, а расположение заливаемых захваток рядом не противоречит принципу равноудаленного распределения захваток, поскольку каждая захватка в паре относится к разным зданиям.

По сути, метод устройства подвального помещения под существующим домом, описываемый в этой статье можно представить как устройство множества столбиков необходимой высоты под фундаментными стенами до тех пор, пока столбики не образуют сплошную стенку нового помещения.

земляные работы.

Копка захваток требует постоянного контроля над ходом работ. В процессе копки захватки во избежание обрушения грунта, ее стенки необходимо укреплять опалубкой, которую необходимо раздвигать домкратом и фиксировать в таком напряженном состоянии распорками. Необходимо, что бы эта работа была выполнена добросовестно. За стороной опалубки, обращенной к грунту неизбежно образование пустот. Это связано с тем, что невозможно выкопать стенки идеально ровными, без ямочек или гротов т.п. В идеале, опалубка стен должна прилегать к гладкой поверхности грунта без неровностей. Если неровностей будет много или они будут большие, например, после локального обвала грунта, фундамент стен заливается по опалубке, а пустоты остаются незаполненными. В будущем пустоты будут разрушаться, вымываться и ослаблять верхние слои грунта снаружи в зоне углубления фундамента здания. В конечном итоге это может привести к проседанию отмостки или земли возле дома. В нашем случае, это замечание мне не пригодилось, так как для утепления и гидроизоляции новых стен подвала было принято нетривиальное решение – отрывать траншею снаружи фундамента вокруг зимнего сада для их утепления и гидроизоляции с заливкой подпорной стенки в полутора метрах от дома. Получился своего рода туннель вокруг дома! Как выполнялись эти интересные работы, я расскажу в одной из следующих статей.

Наравне с укреплением и компенсацией боковых просадочных явлений стенок захваток аналогичные работы требовались и по дну захваток. Я бы отметил, что дно захватки – как поверхность, которая будет воспринимать нагрузку от фундамента и передавать ее на грунт требует наиболее тщательной проработки. После того, как захватку отрыли до проектной глубины, ее дно ровно срезается. Затем в него втрамбовывается мелкий щебень фракций 3-10 или отсев. Трамбование щебня необходимо выполнять слой за слоем каждые 1-2 см. Необходимая толщина щебеночного подстилающего слоя 50мм. Щебеночная подушка, выполненная таким образом, позволит подготовить дно захватки к нормальному восприятию нагрузки от здания и позволит минимизировать самое основное негативное явление после фундаментных работ – просадку дома.

Подбор бетона

В комплексе ответственных работ с повышенными требованиями прорабатываются все составляющие. Мероприятия по выбору бетона так же не обошлись без особого внимания. Обычные бетоны на портландцементе в нашем случае не подойдут, так как такой бетон дает усадку. Подливка из такого бетона даст трещину на стыке нового и старого фундаментов, что впоследствии может стать одной из причин просадки дома. Будем использовать бетоны на расширяющемся или напрягаемом цементе. Применение бетонов из напрягаемого или расширяющегося цемента не даст усадки затворенного бетона. Несмотря на то, что напрягаемые и расширяющиеся бетонные смеси изготовляют из глиноземистых цементов, различия между двумя этими свойствами для нас существенны. Поясню. Напрягаемый бетон расширяется ровно настолько, насколько необходимо компенсировать его усадку после испарения воды из его пор в процессе твердения и вовлечения ее в реакцию кристаллизации. Проще говоря, такой бетон имеет нулевую усадку. Поэтому его считают безусадочным. Расширяющийся бетон расширяется на столько, что расширяется на величину, больше собственной усадки в процессе твердения и после его схватывания и интенсивного набора прочности становится больше по объему. Энергия расширения бетона в процессе его затворения настолько сильна, что способна приподнять дом! Это явление мы и будем использовать для минимизации пресловутой просадки дома. Обратите внимание, что расширение бетона происходит всего на доли миллиметра. Поэтому очень легко истратить это свойство впустую, если, например, не будет уплотнен щебеночный подстилающий слой или, если бетонный столб захватки не будет залит до верха, и его поверхность не будет соприкасаться с низом старого фундамента.

Подготовка под заливку и подбор бетона разобрали. Остается еще один тонкий момент, который будет проявляться в конце каждой заливки захваток - в месте соприкасания нового бетона со старым – с низом старого фундамента.

Косяки - это неизбежно!

Обвал первоначально плотного грунта - потому что зазевались... Работы по армированию пришлось выполнять заново и очищать арматуру от глины, а чтобы обвалов не повторялось стали усиливать грунт опалубкой.

Очень важное примечание – нельзя оставлять отрытую и не залитую захватку более чем на сутки. Грунт такой захватки размягчается, набухает, захватка наполняется грунтовой водой. Приходится перед ее бетонированием снимать нижний пласт рыхлого грунта до более плотного. В описанной ситуации основную негативную роль играет давление от капиллярного движения воды в толще грунта к местам с низким давлением. Имеет место банальный закон сообщающихся сосудов. Только представьте, что веками на глубине 3-4 м вода имела более-менее стабильное насыщение грунта, а тут появляется котлован, яма. Очевидно, что вода будет стремиться заполнить его. Есть существенная разница, между водой в свободном виде и капиллярной водой в насыщенных ею суглинках. Вода в свободном виде ведет себя предсказуемо – из верхней точки стремится в нижнюю. А вот действие капиллярного давления воды имеет иной эффект. Его можно сравнить с эффектом напитания губки водой. Оно распространяется по всей толще разработанного грунта и не важно, что свободная вода находится ниже, чем глиняные стенки делянки – размягчаются стенки котлована вплоть до нулевой отметки! Капиллярное давление воды приводит к разрыхлению грунта стенок котлована даже при видимой его первоначальной прочности. Ни в коем случае ни пренебрегайте этим.

Желаю удачи в строительстве! И помните - нереализуемых задач не бывает. ;)