Фундамент колодца: нужен ли он и как правильно обустроить основание

Фундамент колодца — это основание под нижним кольцом шахты, обеспечивающее устойчивость конструкции колодца, равномерную передачу нагрузки на грунт и защиту от смещений при подвижках почвы. Вопрос о том, нужен ли фундамент колодцу, возникает при его проектировании: ответ зависит от типа грунта, глубины шахты и способа копки.

Классический шахтный колодец из железобетонных колец не имеет фундамента в традиционном строительном смысле — отдельной заглублённой плиты или ленты. Нижнее кольцо колодца опирается непосредственно на водоносный грунт в нижней части шахты. Роль фундамента колодца выполняет либо специальный башмак — нижнее кольцо с заострённым краем, — либо бетонная подушка, устраиваемая при слабых и нестабильных грунтах. Фундамент колодца в виде отдельной конструкции требуется в особых случаях: при плывунах, высоком уровне грунтовых вод у поверхности и при монтаже кессона вокруг оголовка.

Башмак — нижнее железобетонное кольцо колодца с заострённым или скошенным нижним торцом — является основным конструктивным элементом, выполняющим функцию фундамента колодца при копке методом опускания:

• Конструкция башмака. Нижний торец кольца-башмака срезан под углом 45° или имеет металлический режущий нож из полосовой стали толщиной 5–8 мм. Режущая кромка позволяет кольцу под собственным весом (700 кг) врезаться в грунт по мере его выборки изнутри шахты.
• Функция фундамента колодца. После достижения водоносного горизонта башмак остаётся в грунте навсегда. Он опирается на водонасыщенную породу по всему периметру кольца диаметром 1000 мм, равномерно распределяя нагрузку от всей колонны колец колодца на основание.
• Усиленный башмак. В слабых грунтах (торф, водонасыщенный песок) башмак колодца усиливают: под нижний торец кольца подводят деревянный ростверк — раму из брёвен диаметром 150–200 мм, увеличивающую площадь опоры фундамента колодца и предотвращающую проваливание шахты.

При монтаже колодца открытым способом (когда кольца опускают в заранее выкопанную шахту) под нижнее кольцо устраивают бетонную подушку — фундамент колодца в виде монолитной плиты:

• Размеры подушки. Бетонная подушка фундамента колодца выступает за наружный диаметр нижнего кольца на 150–200 мм с каждой стороны. Толщина подушки — 150–200 мм. Такой фундамент колодца снижает удельное давление на грунт и предотвращает просадку шахты.
• Армирование. Подушку армируют сеткой из арматуры диаметром 8–10 мм с ячейкой 150×150 мм. Арматура предотвращает растрескивание фундамента колодца при неравномерных нагрузках.
• Бетон. Для подушки фундамента колодца используют бетон марки М200 (класс В15) с водонепроницаемостью W4 — он не разрушается при постоянном контакте с грунтовой водой.
• Перфорация. Если подушка устраивается в водоприёмной части колодца, в ней предусматривают перфорацию — отверстия диаметром 40–50 мм с шагом 150–200 мм для поступления воды из водоносного горизонта в шахту.

Морозное пучение — подъём и деформация грунта при его промерзании — представляет главную угрозу для фундамента оголовка колодца. Силы морозного пучения действуют на боковую поверхность верхних колец и могут поднять их на 20–50 мм за зиму, разрывая стыки:

• Утепление грунта вокруг оголовка. Вокруг верхнего кольца колодца на глубину 0,5–0,7 м укладывают горизонтальные плиты экструдированного пенополистирола (ЭППС) толщиной 50 мм. Утеплитель снижает глубину промерзания грунта рядом с оголовком и уменьшает силы морозного пучения, действующие на фундамент колодца.
• Обратная засыпка непучинистым грунтом. Пазухи вокруг верхних колец колодца после монтажа засыпают крупным песком или гравием вместо вынутого суглинка. Непучинистый материал не создаёт боковых сил на стенки шахты при промерзании и защищает фундамент колодца от деформаций.

Смещение колец колодца по горизонтали — распространённый дефект, причиной которого часто является неравномерная осадка фундамента колодца:

• Причины смещения. Если грунт под башмаком колодца имеет неравномерную плотность или в одном секторе шахты залегает более слабый грунт, нижнее кольцо колодца проседает с одной стороны. Это вызывает цепное смещение всей колонны колец.
• Последствия. Горизонтальное смещение колец колодца на 10 мм и более разрывает герметизацию стыков. Через образовавшиеся щели в шахту колодца поступают загрязнённые грунтовые воды.
• Предотвращение. Равномерная выборка грунта под башмаком по всему периметру при копке колодца — главное условие правильной работы фундамента колодца. Перекос при подкопе под кольцо недопустим.

Оголовок колодца — надземная часть шахты высотой 0,6–0,8 м — несёт нагрузку навеса, крышки и кессона. Фундаментом оголовка служит верхняя часть подземной колонны колец:

• Отмостка как часть фундамента оголовка. Бетонная отмостка шириной 1–1,5 м вокруг оголовка колодца на щебёночном основании 80–100 мм выполняет функцию фундаментной плиты: она равномерно распределяет нагрузку от навеса на грунт и предотвращает размыв почвы у основания оголовка колодца.
• Кессон на фундаменте. Пластиковый или железобетонный кессон — герметичная камера вокруг оголовка — устанавливают на кольцевой бетонный фундамент глубиной 0,5 м. Это исключает всплытие кессона при подъёме уровня грунтовых вод весной.

• Фундамент колодца — это нижнее кольцо-башмак с режущей кромкой или бетонная подушка, равномерно распределяющая нагрузку от колонны колец на водоносный грунт.
• В слабых грунтах (торф, плывун) под башмак колодца подводят деревянный ростверк из брёвен диаметром 150–200 мм для увеличения площади опоры фундамента.
• Бетонная подушка фундамента колодца толщиной 150–200 мм из бетона М200 с армированием применяется при монтаже колодца открытым способом в нестабильных грунтах.
• Морозное пучение защищают горизонтальным утеплителем ЭППС толщиной 50 мм и обратной засыпкой непучинистым грунтом вокруг верхних колец.
• Равномерная выборка грунта под башмаком при копке — ключевое условие правильной работы фундамента колодца и сохранения герметичности стыков на весь срок эксплуатации.