К фундаментам мелкого заложения относятся фундаменты, имеющие отношение высоты к ширине подошвы, не превышающее 4, и передающие нагрузку на грунты основания преимущественно через подошву.
Фундаменты мелкого заложения возводятся в открытых котлованах (отсюда еще одно их название – фундаменты, возводимые в открытых котлованах) или в специальных выемках, устраиваемых в грунтах основания.
По условиям изготовления фундаменты мелкого заложения разделяются на монолитные, возводимые непосредственно в котлованах, и сборные, монтируемые из элементов заводского изготовления. При устройстве монолитных фундаментов под подошвой осуществляется подготовка из тощего бетона или слоя щебня, втрамбованного в грунт и пролитого цементным раствором, призванная предотвратить утечку цементного молока, перемешивание бетонной смеси с грунтом и погружение арматуры в основание. При плотных слабо-фильтрующих грунтах такую подготовку можно не делать, а принять защитный слой бетона толщиной 5...8 см.
В качестве материалов фундаментов применяются железобетон, бетон, бутобетон, каменные материалы (кирпич, бут, пиленые блоки из природных камней). В отдельных случаях при устройстве фундаментов временных зданий и сооружений допускается применение дерева или металла.
По форме фундаменты мелкого заложения разделяются на отдельные, ленточные, сплошные и массивные (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Основные типы фундаментов мелкого заложения:
а – отдельный фундамент под колонну; б – отдельные фундаменты под стену; в – ленточный фундамент под стену; г – то же, под колонны; д – то же, под сетку колонн; е – сплошной (плитный) фундамент
Рис. 2.2. Сборный фундамент под колонну:
а – из нескольких элементов; б – из одного элемента; 1 – фундаментные плиты;
2 – подколонник; 3 – рандбалка; 4 – бетонные столбики; 5 – монтажные петли
Рис. 2.3. Ленточные фундаменты:
а – монолитный; б – сборный сплошной; в – сборный прерывистый; 1 – армированная лента; 2 – фундаментная стена; 3 – стена здания; 4 – фундаментная подушка; 5 – стеновой блок
Отдельные фундаменты устраивают под колонны, опоры балок, ферм и других элементов промышленных и гражданских зданий и сооружений. Возможно устройство отдельных фундаментов и под стены (при небольших нагрузках и в тех случаях, когда основанием служат грунты, имеющие высокие прочностные и деформационные характеристики). Отдельные фундаменты не увеличивают жесткости сооружения, поэтому их обычно применяют в тех случаях, когда неравномерность осадок не превышает допустимых значений (рис. 2.1а,б, рис. 2.2).
Ленточные фундаменты используют для передачи нагрузки на основание от протяженных элементов строительных конструкций, например стен зданий, или ряда колонн. По размещению в плане ленточные фундаменты могут состоять из одинарных (рис. 2.1в, г, рис. 2.3) или перекрестных лент (рис. 2.1д). Одинарные ленты устраивают, как правило, под стены, а перекрестные – под сетку колонн.
Сплошные фундаменты (рис. 2.1е), иногда называемые плитными, устраивают под всем зданием в виде железобетонных плит под стены или сетку колонн. Фундаментные плиты разрезаются в плане только осадочными швами, но в пределах каждого выделенного отсека они обеспечивают жесткость здания и совместную работу фундамента и надземной части сооружения. Сплошные фундаменты способствуют уменьшению неравномерности осадки сооружения.
Массивные фундаменты устраивают в виде жесткого массива под небольшие в плане сооружения, такие как башни, мачты, дымовые трубы, доменные печи, устои мостов и т. д.
Важным конструктивным элементом при устройстве фундаментов является их защита от агрессивных грунтовых вод. Если не применять специальных мер, то под воздействием агрессивных вод происходит разрушение бетона, арматура оголяется и подвергается коррозии. Противостоять воздействию агрессивных грунтовых вод можно применением более стойких цементов или плотных бетонов в трещиностойких конструкциях. В ряде случаев устраивают изоляцию фундаментов от агрессивных вод. Для этого выполняется подготовка из втрамбованного в грунт щебня с покрытием битумной мастикой или мастикой из полимерных материалов. Поверхность фундамента также покрывается черным вяжущим материалом или мастикой из полимерных смол. Вокруг фундаментов устраивается глиняный замок.
При высоком стоянии подземных вод выполняется гидроизоляция подвальных помещений, конструкция которой выбирается в зависимости от характера грунтов, типа фундаментов, вида подвальных помещений и уровня грунтовых вод. При уровне грунтовых вод ниже пола подвала наружные стороны фундамента покрывают гидроизоляционной мастикой, а штукатурка пола и стен выполняется с железнением. Если стояние уровня подземных вод не более чем на 0,5 м выше пола подвала, то гидроизоляцию удерживают пригрузочным слоем бетона весом, превосходящим гидростатическое давление. При уровне подземных вод выше пола подвала более чем на 0,5 м гидроизоляцию устраивают внутреннюю или наружную. Внутренняя гидроизоляция устраивается после возведения фундаментов и прижимается железобетонной плитой (кессоном), при этом стенки кессона упираются в перекрытие или выступающие части фундамента. Иногда устраивается наружная гидроизоляция, тогда фундамент выполняется в виде монолитной железобетонной плиты. В этом случае несколько упрощается устройство гидроизоляции в связи с уменьшением количества огибаемых углов. Вертикальная гидроизоляция защищается стенками из сборных железобетонных плит или кирпича.