Подвальное помещение является разновидностью заглубленного фундамента. Подвальным считается этаж, у которого уровень пола помещений ниже уровня планировочной отметки земли более чем на половину их высоты. Высоту подвала принимают равной 1,9...2,2 м. этого достаточно для размещения складских помещений или для установки генераторов тепла. Если в подвале планируется уст­роить тренажерный или игровой зал, то его высоту назначают не менее чем в жилых комнатах.

В подвальных помещениях удобно хранить продукты, делать заготовки. Это обус­ловлено свойством грунта сохранять почти постоянную температуру. На глубине 1,5...2 м от поверхности земли она держится на уровне 5 °С - зимой и 10 °С - летом.

Цокольный (полуподвальный) этаж заглубляют в грунт не более чем на полови­ну высоты этажа. Достаточно часто цокольный этаж устраивают при строительстве на сложном рельефе. Высоту цокольного этажа приравнивают к высоте жилых помещений.

Наличие подвала - желание любого застройщика. Это и понятно. Увеличива­ются полезные площади без увеличения габаритов дома. Стоимостной уровень жи­лья, если предполагается его когда-нибудь продавать, также повышается.

Надо учитывать, что стоимость создания подвального помещения почти в 1,5 - 2 раза выше, чем надземного этажа, если требуется надежная гидроизоляция от грунтовых вод.

Вместе с тем, при расположении дома на сухих грунтах наличие в нем подвала или цокольного этажа оправдано и желательно, так как затраты на него оказывают­ся в 2 - 4 раза меньше тех, что потребуются для создания обычного этажа с такой же полезной площадью.

Внимание!

Если Вы предполагаете применять в качестве топлива для приготовления пищи или для обогрева не магистральный газ, а привозной сжиженный газ (пропан), то от подвала или цокольного этажа лучше отказаться. Этот газ тяжелее воздуха. При случайной протечке он может скопиться в нижних непроветриваемых полостях до­ма и привести к взрыву (рис. 1).

Рис. 1

Конструктивное выполнение подвала и фундамента под него определяется уровнем грунтовых вод, степенью пучинистости грунта, типом перекрытия и схемой выполнения гидроизоляции подвала.

С позиции устройства фундамента под домом подвал выполняется по двум схе­мам: с опорой на плиту (рис. 2, а) и с опорой на ленту (рис. 2, б). Каждая из них имеет свою применимость и свою себестоимость.

Рис. 2

Возводить дом с подвалом при высоком уровне грунтовых вод следует на пли­те. Армирование плиты и её бетонирование потребует немало средств, но так обес­печить герметичность соединения плиты со стенами подвала значительно проще. Толщина плиты (15...25 см) зависит от габаритов дома и расположения внутренних силовых стен подвала. Арматура плиты представляет собой жесткий пространствен­ный каркас, уложенный по всей её площади. Диаметр арматуры - 12... 15 мм.

При высоком уровне грунтовых вод для желающих строить дом с подвалом можно воспользоваться известным приемом. Глубину котлована под подвал делают небольшую, до уровня грунтовых вод. После возведения подвала извле­ченный грунт насыпается вокруг будущего дома, который окажется на некотором возвышении. Зрительный образ дома будет более выигрышным, и грунтовые воды не будут сильно беспокоить.

Если уровень грунтовых вод низкий и проблема обеспечения герметичности подвала перед застройщиком не стоит, то стены подвала можно опирать на ленту. При такой конструкции пол подвала - не силовой. С лентой фундамента и со стена­ми он не соединяется. Толщина ленты - 20...30 см, ширина - больше толщины сте­ны на 4...5 см.

Что касается толщины стен подвала, то она определяется самим строительным материалом, пучинистостью грунта, глубиной заложения подвала в грунт, длиной стен и типом перекрытий (рис. 3). Если стены заглублены в непучинистый грунт более чем на 1 м, то их толщину опреде­ляют с учетом бокового давления грунта (табл. 1).

Рис. 3

Таблица 1. Минимальная толщина стен подвала в непучинистых грунтах

При таких толщинах стен на непучи­нистых грунтах перекрытия подвала не обязательно должны быть бетонными.

Основная задача застройщика, ре­шившегося на устройство подвала, - ис­ключить его увлажнение от грунтовых или паводковых вод. Капиллярная влага не должна вызвать увеличение влажности в помещении или увлажнение самой кон­струкции дома.

Для герметизации подвала применяют три схемы расположения герметизирую­щего слоя:

• наружная противонапорная;
• внутренняя противонапорная;
• гидроизоляция для защиты от капиллярной влаги.

При выполнении наружной противонапорной гидроизоляции следует учитывать, что её верхний край должен быть выше предполагаемого уровня грунтовых вод не менее чем на 0,5 м (рис. 4, а). Давление от слоя гидроизоляции передается па силовые ограждающие элементы пола и стен, что делает её более предпочтительной.

Рис. 4

Горизонтальный участок гидроизоляции наносится по выровненной и гладкой бетонной подготовке до устройства днища подвала. Такая стяжка толщиной 4...5 см выполняется из смеси песка и цемента 6:1, которую желательно проармировать сет­кой. На подготовленную поверхность плиты наносят слой грунтовки, а на него - би­тумную мастику. После этого настилают полотна рубероида с перехлестом не менее чем 10 см. За стены подвала рубероид должен выступать на 15 см. При влажных грунтах изоляцию выполняют из двух слоев толя или используют рубероид. Чтобы предохранить изоляцию от повреждений, снаружи ее закрывают слоем цементного раствора. Если в качестве рулонного материала применяют толь, то на бетон нано­сят дегтевую пропитку.

Вертикальные участки рулонной гидроизоляции наносятся на стены и защища­ются снаружи кладкой в полкирпича, бетонными плитами или же слоем набрызга бетона. Перехлест горизонтального и вертикального участков гидроизоляции вы­полняют подгибом горизонтальной гидроизоляции не менее чем на 15 см. Верти­кальную гидроизоляцию выводят не менее чем на 15 см над поверхностью грунта.

Если грунтовые воды залегают ниже отметки пола подвала и грунты там мало­влажные, то достаточно ограничиться обмазочной гидроизоляцией с нанесением го­рячей битумной мастики в два слоя толщиной до 2 мм. Перед нанесением мастики стены следует покрыть грунтовкой.

Пространство между стенами подвала и грунтом забивают жирной глиной, уст­раивая глиняный замок.

Внутренняя противонапорная гидроизоляция устраивается, как правило, в уже существующих зданиях или при проведении ремонтных работ, связанных с устране­нием протечки ограждающих конструкций подвала (рис. 4, б). Так как давление на отдельные участки стен внутреннего кессона может быть значительным, то для его восприятия требуются конструктивные усиления.

Гидроизоляция подвала от капиллярной влаги не требует проведения работ высо­кого качества, как этого требовалось при создании противонапорной гидроизоля­ции. Разумеется, эта схема гидроизоляции не подходит для защиты от напорных вод (рис. 4, в).

Внутренняя противонапорная гидроизоляция на штукатурном растворе стала применяться относительно недавно, с появлением штукатурных растворов, обладаю­щих высокой степенью адгезии и быстрым схватыванием. При напорах до 2 - 3 мет­ров, что характерно для подвалов жилых домов, использование подобных гидроизоля­ционных штукатурных составов и мастик позволяет выполнять внутреннюю гидро­изоляцию без создания кессона, с передачей водной нагрузки на штукатурный раствор (рис. 4, г). Как правило, такой вариант гидроизоляции используется при ремонтно-восстановительных работах в качестве дополнения к существующему варианту.

Если слой герметизации не выдержал и произошла протечка, то устранение это­го недостатка, даже засыпкой подвала грунтом, ни к чему хорошему не приведет, т. к. влаге очень сложно уйти из герметичного подвала. Поэтому постоянная сырость в подполе неизбежна, даже когда грунтовые воды уйдут далеко вниз. Правда, можно надеяться на современные гидроизолирующие покрытия, шпаклевки. Но если в под­вале уже настелены полы, выполнены отделочные работы, то устранить подобные протечки будет непросто.

Многими застройщиками, только начинающими свой строительный путь, не учитывается гидростатическое давление грунтовых вод. Это может привести к всплытию подвалов и погребов, смотровых ям гаражей и выгребных ям канализа­ции, незаполненных бассейнов. Все перечисленное - достаточно частые явления, ес­ли уровень грунтовых или паводковых вод высок, а вес сооружения небольшой.

Из практики речного флота

Достаточно давно в качестве пристани на реках и озерах используются плаву­чие дебаркадеры - пристани, нижняя, она же главная часть которых представляет собой герметичный железобетонный корпус. Сверху на нем сооружается легкое дву­хэтажное деревянное строение самой пристани.

Именно так следует представлять дом с подвалом или погреб тем, у кого воз­можно повышение уровня грунтовых или паводковых вод выше уровня их пола.

Герметичность подвала обеспечивается водонепроницаемостью стен и плиты дома, на которой он возведен.

Рис. 5

Из практики индивидуального застройщика

При достаточно высоком уровне паводковых вод застройщик всё же решил де­лать подвал. Дом небольшой, 6x8 м, можно попробовать. Все было сделано почти по науке.

Отрыли котлован глубиной 1,8 м, сделали подсыпку из крупнозернистого песка, застелили гидроизоляцию, а на ней отлили бетонное основание толщиной 10 см с ар­мированием его сеткой (плитой такое тонкое железобетонное создание не назовешь). После этого точно по периметру застройщик уложил три ряда фундаментных бло­ков ФБС и перекрыл подвал плитами.

Пришла весна. Караул!!! Пол подвала сильно подняло, через образовавшиеся тре­щины пошла вода (рис. 5).

Что произошло?

Гидростатическое давление, действующее на пол снизу, оказалось закритическим. При уровне воды в грунте выше пола подвала на 1 м на единицу площади пола действует давление в 1 тонну. То есть на всю площадь этого подвала в 48 м² действу­ет снизу сила в 48 тонн. Это вес очень тяжелого танка или целого вагона. Тонкий пол этого не смог выдержать.

Как надо было сделать. Плита пола должна быть толщиной не менее 20 см, и её армирование должно быть грамотно выполнено. Существенное усиление пола под­вала можно было бы обеспечить возведением одной поперечной стены.

Мели приглядеться к такому фундаменту, то бросается в глаза слишком близкое расположение стены к краю плиты, на которую она опирается. Наш застройщик уло­жил фундаментные блоки вплотную к периметру бетонного пола. Видимо, решил сэ­кономить на объеме земляных работ и бетонировании. При таком исполнении этого узла пол подвала от давления грунта сразу от края интенсивно начинает загружаться изгибающим моментом (рис. 6, а).

Большие изгибающие нагрузки - это и значительные деформации, и разруша­ющие напряжения в плите подвала. При слабом уплотнении грунта под плитой это проявляется в большей степени.

В варианте, когда плита пола выходит за контур стены на 30 - 40 см (рис. 6, б), максимальная величина изгибающего момента становится значительно ниже. Плиту можно было бы делать тоньше, не боясь деформаций и разрушений.

Рис. 6

Похожее разрушение плиты пола может произойти и с незаглубленной плитой. Тяжелый гараж может сильно деформировать плиту, особенно если нарушена её це­лостность удлиненным проемом под смотровую яму (рис. 7).

Рис. 7

При устройстве подвала на его стены укладывают бетонные перекрытия. Это связано с тем, что боковое давление грунта на стены необходимо на что-то передать. Особенно большое боковое нагружение стен возникает от пучения грунта, так как он стремится расшириться при своем замерзании во все стороны. Жесткие перекрытия позволяют замкнуть на себя нагрузки, приходящиеся на стены подвала со всех сто­рон. Эта расчетная схема рассматривает стену подвала как набор вертикально расположенных балок, передающих нагрузку от грунта на бетонный пол и на бетонное пе­рекрытие (рис. 8).

Рис. 8

Именно поэтому стены подвала при строительстве загружают бетонным пере­крытием в этот же сезон, не дожидаясь, пока пучинистый грунт своим расширением наклонит стены внутрь подвала.

Эта схема принята при возведении подвала по технологии ТИСЭ. Такие верти­кальные балки создаются в каждом четвертом вертикальном канале стены после их заполнения арматурой и бетоном. Схема эта хорошо работает вне зависимости от га­баритов подвала и разбивки внутренних его стен.

Это интересно

При силовой схеме, представляющей стену в виде набора вертикальных балок, стены подвала можно выполнять тем тоньше, чем тяжелее дом сверху (из условий напряженного состояния стены, загруженной весом и боковым давлением). В этих ус­ловиях в массиве бетона отсутствуют растягивающие напряжения, от которых он мог бы разрушиться.

При возведении стен подвала из готовых бетонных блоков выполняют горизон­тальное армирование. В этом случае стена работает по другой расчетной схеме, при которой она рассматривается как набор горизонтально расположенных балок, передающих боковую нагрузку от грунта на внешние и внутренние стены подвала. Из-за большого пролета такой горизонтальной балки стена подвала должна иметь большую толщину или эффективное горизонтальное армирование (рис. 9).

Рис. 9

В реальности стену подвала следует рассматривать как набор одновременно ра­ботающих вертикальных и горизонтальных балок. Причем чем тяжелее сам дом, чем большим весом загружены стены подвала, тем ближе расчетная схема к стене с вер­тикально расположенными балками.

Из строительной практики

Возведение стен подвала часто выполняют с использованием крупногабаритных го­товых фундаментных блоков ФБС (рис. 10). Как правило, при выполнении угловой пере­вязки с этими блоками, перехлёст блоков по всей длине стены - самый минимальный.

При слабом горизонтальном армировании узкая зона вертикальных стыков ФБС превращается в шарнирное соединение. При отсутствии подвального перекрытия и достаточно большом давлении грунта, подверженного пучинистым явлениям, часть стены может уйти вовнутрь.

Рис. 10

Исправить ситуацию и остановить процесс разрушения стен подвала возможно только с возведением в подвале подкрепляющих стенок. Это достаточно дорогое удовольствие, да и подвал потеряет всю свою привлекательность.

Разрушиться стена подвала от давления грунта может и без пучинистых явле­ний, при монтаже плит перекрытия. Опоры автокрана, установленные в непосредст­венной близости от стен подвала, создают в грунте достаточно высокий уровень на­пряжений. Нагрузка на выдвижную опору и боковое давление грунта на стены под­вала особенно высоки, когда идет монтаж дальних плит, наиболее удаленных от ав­токрана (рис. 11).

Рис. 11

Чтобы не случилось подобного разрушения, расстояние от стены до края опор­ной площадки автокрана должно быть не меньше 0,8 м.

Начинать монтаж перекрытия следует с укладки ближних плит, которые смогут усилить устойчивость стен подвала.

Устройство подвала начинается с рытья котлована. При планировании этого этапа работ застройщик не должен забывать о том, что в зимнее время граница про­мерзания в зоне котлована опустится. Грунт с плотной структурой при насыщении водой и замерзании может снизить свою плотность и подняться на 10...15 см (рис. 12, а). Если же застройщик успел возвести подвал, но не предусмотрел его утепления, то пучинистые явления могут поднять подвал на 10...15 см, вызвав разру­шения или недопустимые смещения. Чтобы этого не случилось, следует утеплить подвал по одной из двух схем, предусматривающих утепление по полу или по под­вальному перекрытию (рис. 12, б, в). Последний вариант более удачен, так как при отсутствии перекрытия стены подвала от давления пучинистого грунта могут накло­ниться внутрь. Снеговой покров здесь можно считать утеплением подвала.

Рис. 12

Планируя утепление и гидроизоляцию стен подвала снаружи, обращаем внима­ние на качественное выполнение их монтажа. Поверхности, контактирующие с мерзлым грунтом, должны быть ровными, а соединение их со стеной - надежные. Дело в том, что пучинистый грунт при своем расширении может захватить часть по­крытия и разорвать его (рис. 13, а). Попадание влаги в стену будет неизбежным.

Силы сцепления грунта с утеплителем можно существенно понизить, введя слой песка между грунтом и утеплителем и устроив эффективный дренаж. Песок не должен быть мелким, а грунт и песок лучше разделить толью или полиэтиленом. Ги­дроизоляцию располагают под утеплителем, нанося её на саму стену. Песчаная за­сыпка должна быть соединена с дренажной системой (рис. 13, б). Верхние две тре­ти песчаной засыпки можно заменить грунтом. Снаружи утеплитель может быть за­щищен кирпичной кладкой или жесткими панелями (цементо-стружечная плита или асбоцементный лист).

Рис. 13