В процессе строительства фундамента в его подошве почти всегда устраивается грунтовая подушка. Так называют уплотняемый подстилающий слой, выполняющий сразу несколько функций: выравнивание дна котлована или траншеи, отсечение бетонного монолита от пучинистого грунта, дренаж. Какие требования предъявляются к используемым для этих целей грунтам, и какой щебень использовать для подушки фундамента, вы узнаете из этой статьи.
Для чего нужна подушка под фундамент
Подушка в основании фундамента представляет собой массив уплотнённого грунта, уложенного во внутреннем контуре деформируемого нагрузками естественного основания. Его получают путём послойной укладки непучинистых видов грунта местного происхождения, уплотняемых трамбованием виброплитой или укаткой.
- Если фундамент поверхностный (плавающий), глубина вырытого котлована соответствует проектной толщине подушки. На сильно увлажнённых почвах она может устраиваться и поверхностно, но заглубление лучше сохраняет форму насыпи, не позволяя ей расползаться в разные стороны.
Если строительство ведётся на ровном участке, дно котлована имеет единый уровень. На склоне фундаменты формируют в ступенчатом варианте, поэтому и основание принимает форму отдельных террас с разными отметками.
- При подготовке пятна застройки к установке опалубки, поверхность материкового грунта, разрыхленного при осуществлении вертикальной планировки, уплотняется, после чего и начинается отсыпка завозного грунта и формирование из него уплотнённой подушки. Для этой цели используют грунты из местных карьеров, которые имеют оптимальную влажность.
- Если толщина подушки превышает 25 см, массу засыпаемого грунта делят на два или более слоёв. Сначала укладывают первый, трамбуют его, проверяют качество уплотнения и только потом приступают к отсыпке второго слоя. Минимально допустимый коэффициент уплотнения грунта для подфундаментных подушек составляет 0,95.
- Высокая плотность насыпного слоя обеспечивает непросадочность и отменную прочность основания, которое обладает низкой способностью к фильтрации и не сжимается при насыщении водой. Наиболее толстые грунтовые подушки устраивают на просадочных естественных основаниях.
- Толщина подушки определяется в зависимости от конкретных условий строительства. Если фундаменту требуется всего лишь противопучинистый буфер, 30-40 см обычно бывает достаточно. Когда на участке почва слабая, но под таким слоем есть прослойка с более высокой несущей способностью, слабый грунт может быть полностью заменён насыпным.
В таком случае, толщина слоя может варьироваться в пределах 0,6-1,5 м. Возможно, в таких условиях выгоднее было бы ставить дом на сваи. Выяснить технико-экономическую целесообразность принимаемого решения поможет только расчёт, осуществляемый в процессе проектирования на основе анализа грунта.
Разновидности подушек по материалу
Согласно СП 45.133330, для устройства насыпных слоёв могут использоваться такие природные грунты: крупнообломочные (к ним относится щебень, галька и гравий); песок 1 класса (фракция не менее 2 мм), содержащий не более 3% глинистых частиц; связные глины с нулевым пределом текучести. Каждый из них обладает индивидуальными свойствами и имеет разную степень осадки, и это нужно учитывать при определении объёма отсыпки.
Наиболее осторожно следует применять глинистые грунты, нужно точно знать их состав и свойства. Их используют редко, в основном для нивелирования просадочности материкового грунта и создания водонепроницаемого экрана при высоком УГВ. Очень важно, чтобы такой грунт был однородным и при утрамбовке имел оптимальную влажность.
На просадочных грунтах устраивать подушки из дренирующих материалов нельзя. В остальных случаях применяются именно эти материалы – песок и щебень. Их чередуют, когда материковый грунт имеет недостаточно высокие несущие способности и при этом переувлажнён. Тогда нижним слоем укладывают щебень, а верхним – песок.
Но чаще всего щебень под фундамент используется как средство для достижения наиболее высокой степени уплотнения. В таком случае его укладывают на уже уплотнённый слой песка и просто втрамбовывают. Как вариант, строители используют песчано-гравийные смеси, либо смешивают песок со щебнем в пропорции 60:40 прямо на объекте, перед укладкой.
Часто пользователи спрашивают: нужен ли щебень под фундаментную плиту? Ответ неоднозначен, так как тут всё зависит от глубины заложения фундамента и гидрогеологической обстановки на участке. Для лент и плит, закладываемых ниже границ промерзания, щебень обычно используют всегда. Для плавающих плит, располагающихся практически на поверхности, достаточно бывает и одного песка.
Как выбрать щебень для создания подушки
Щебнем называют сыпучий, неорганический материл с зёрнами более 5 мм, который образуется в результате дробления валунов и добываемых горных пород. Существуют ещё и отходы металлургической промышленности, но такой щебень и песок в жилищном строительстве не применяют. Существует более 20 видов щебня – а вернее, пород камня, подвергаемого дроблению. Для формирования подушки под фундамент может использоваться любой – главное, чтобы он соответствовал требованиям ГОСТ 8267*93.
Какие фракции применяются
В зависимости от размеров зёрен, щебень делится на несколько фракций фракции, у каждой из которых своя область применения. Какой щебень нужен для подушки под фундамент, видно из таблицы:
| Фракция | Область применения |
| 5-10 мм 10-15 мм 15-20 мм | Используется для производства тяжёлых и мелкозернистых бетонов, а так же изделий их них. |
| 20-40 мм | Устройство подфундаментных подушек в качестве самостоятельного слоя или смеси с песком. |
| 40-70 мм | Железнодорожные насыпи. |
По морозостойкости
Как и в случае с бетоном, морозостойкость щебня характеризуется количеством циклов замерзания и оттаивания, при котором он не теряет свою массу более определённого стандартом процента. Минимальная марка щебня по морозостойкости F15, максимальная – F400. Для устройства подфундаментных подушек обычно используется щебень марок F100-F200, с потерей массы после соответствующего числа циклов заморозки-оттайки не более 5%.
Подвергается щебень и испытанию путём замачивания в растворе сернокислого натрия. По этому показателю, при марке по морозостойкости F100, он должен выдерживать 10 циклов такого замачивания. Допустимый процент потери массы такой же – 5%.
По прочности
Прочностные характеристики щебня определяются маркой дробимости в результате раздавливания в цилиндре. Тут многое зависит от вида пород, из которых изготавливается щебень:
- У осадочных и метаморфических диапазон марок по дробимости 1200-200.
- У изверженных пород 1400-600.
- У гравия 1000-400.
- У щебня из валунов 1200-300.
Чем выше марка прочности щебня, тем меньше в нём содержание зёрен слабых пород. Например, при марке от 1000 и выше, потеря массы при дроблении составляет всего 5%, а при марке 400-800 – 10%. Это отличный показатель для щебня, используемого для отсыпки, поэтому под фундамент обычно берут щебень марки 600 и выше.
По лещадности
Лещадностью щебня называется содержание в нём (по объёму или в процентном отношении) зёрен с игольчатой или пластинчатой формой. По этому показателю он классифицируется на 4 группы:
- Зёрна преимущественно кубовидные, с содержанием фрагментов неправильной формы не более 10%.
- Лещадность улучшенная, с содержанием пластинчатых или игольчатых зёрен от 10 до 15%.
- Стандартная лещадность. Процент зёрен неправильной формы 15-25%.
- Щебень с содержанием лещадных зёрен от 25 до 35% по массе.
Более высокие группы лещадности (3 и 4) отлично подходят для замешивания бетонов. А вот для отсыпок строители обычно выбирают щебень с наименьшим количеством игольчатых и пластинчатых фрагментов 2 или 1 группы, потому что он лучше трамбуется.
Расчет количества
После того, как вы определились, какая фракция щебня нужна для подушки фундамента, можно простчитать количество, которое следует закупить. Для начала простыми математическими действиями следует вычислить объём щебневой подушки, для чего перемножаются её длина, ширина и высота. Например, размер подушки из щебня марки 800 должен быть 9,25х7,5х0,15 м. Следовательно, её объём составит V=10,4 м³.
Далее этот объём необходимо умножить на удельный вес щебня и коэффициент его уплотнения. Удельный вес – это насыпная плотность, она всегда указывается в паспорте. Обычно для фракции 20-40 мм этот показатель составляет 1,38 г/см³. Нормативный коэффициент уплотнения щебня для фракций 20-40 мм составляет 1,3.
Используем формулу:
М=V*D*k, где:
М - объём щебня, который требуется купить;
V – объём подушки, который нужно получить в утрамбованном виде;
D – насыпная плотность щебня г/см³;
K – коэффициент уплотнения.
Подставляем цифры:
М=10,4*1,38*1,3 = 18,66 тн – такое количество щебня нужно купить, чтобы получить подушку объёмом 10,4 м³ с коэффициентом уплотнения 1,3.
Переводим тонны в кубометры путём умножения на насыпную плотность:
18,66*1,38 = 25,75 м³.
Этапы выполнения работ
В каких случаях и зачем нужен щебень под фундамент, выяснили. Так как его основная функция сводится к тому, чтобы лучше утрамбовать песок, рассмотрим вариант устройства подушки из готовой песчано-гравийной смеси.
Как подготовить пятно застройки к установке фундамента
Главная цель подготовительных работ заключается в том, чтобы обеспечить максимально плотное примыкание подошвы фундамента к естественному основанию. Для этого грунт при необходимости осушается или увлажняется, удаляется плодородный слой, подготавливается котлован. В него и закладывается подушка из насыпного грунта, которая заменяет собой наиболее слабый и неоднородный по прочностным характеристикам верхний пласт почвы.
В рамках подготовки к формированию грунтовой подушки производятся такие работы:
- организация доставки материалов;
- разработка временного подъездного пути для машин и бульдозера;
- доставка и подготовка инструментов и инвентаря;
- геодезическая разбивка с вынесением осей подготовки на местности;
- разработка грунта для устройства котлована.
Устройство основания
Разбивка места положения подготовительного слоя осуществляется методом створных засечек от осей фундамента. Разметка осуществляется в двух плоскостях, относительно нулевой отметки, коей является уровень поверхности грунта. Все вынесенные точки закрепляются на П-образной или сплошной обноске, установленной с небольшим отступом от зоны выполнения работ.
Между противоположными обносками на саморезах фиксируют проволоку – это и будет ось (граница) насыпной подушки. Путём подвешивания к этой проволоке отвеса, ость переносится непосредственно на дно котлована, после чего контуры подушки визуализируются забивкой колышков.
Перед устройством подушки естественное основание зачищается вручную до проектной отметки: излишние выборки подсыпают с уплотнением или, если перебор получился глубокий, даже бетонируют, бугры срезают. Если грунт суглинистый или глинистый, в глубине он почти всегда находится в увлажнённом состоянии. Поэтому на дне котлована верхний, разжиженный слой предварительно укрепляется песчаной подсыпкой с трамбованием на глубину 20 см. Только после этого можно укладывать геотекстиль и приступать к формированию грунтовой подушки.
Геотекстилем называют тканое или нетканое полотно, изготавливаемое из стеклянных, полимерных или смесовых нитей, выдерживающее нагрузки на разрыв до 1000 кН/м². Лучший для строительства вариант – это ткань из полипропиленовых нитей, произведённая иглопробивным способом. Её роль в подфундаментном пироге заключается в том, чтобы не дать подушке заиливаться глинистыми частицами, что увеличивает её пучинистость, а так же сохранять геометрию формы, изначально заданную насыпному слою.
Формирование подушки из щебня и песка
После того, как акт о приёмке котлована подписан, строители приступают непосредственно к устройству песчано-гравийной подготовки. Под фундаменты частных домов она в подавляющем большинстве имеет толщину 30 см. Когда песок смешивается со щебнем, или используется готовая ПГС, коэффициент уплотнения принимается 1,25. Соответственно, чтобы получить плотную 30-сантиметровую подушку, толщина отсыпаемого слоя должна составить 38 см.
Грунт подвозят с приобъектного склада и начинают выгружать с дальнего конца. Кучу разравнивают ориентирующимся на вертикальные отметки бульдозером, за два прохода, с перекрытием полос на 50-60 см. Затем насыпается ещё одна порция грунта, ровняется с контролем толщины по шаблону. Заниженные или завышенные отметки исправляются вручную, путём переброса грунта лопатами.
После того, как грунт уложен на высоту 38 см по всей площади фундамента, приступают к его утрамбовке. На небольших объектах это делают с помощью виброплиты. Для утрамбовки слоя толщиной 30-60 см нужен агрегат весом 100-250 кг, который на смешанном песчано-щебневом основании должен делать от 3 до 5 проходов по одному месту.
Оптимальная влажность грунта, при которой можно достигнуть требуемой степени уплотнения - 20%. Увлекаться увлажнением не следует, так как грунт может быть попросту размыт. Вода льётся небольшими порциями, после того, как предыдущая проливка полностью впитается.
Заключение
Щебень в виде отдельной прослойки может укладываться только снизу, для обеспечения дренажа когда это необходимо. Если его настилают поверх песка, то более тонким слоем и с таким расчётом, чтобы он полностью втрамбовался. Без песка, если материковый грунт не рыхлый, щебень в качестве материала для подушки не применяют.
Поверх нежёсткого подготовительного слоя обычно заливают бетонную подготовку, и если пространство между довольно крупными зёрнами щебня не заполнено, в него будет проваливаться жидкая составляющая бетона. Если же вместо подбетонки использовать поливинилхлоридную мембрану, что чаще всего и делают в частном строительстве, то довольно острые края щебневый камней могут под нагрузкой повредить гидроизоляционный слой.
Наличие песка делает подушку ровной и гладкой, в результате получается отменно ровное основание, на котором очень удобно производить любые последующие работы.
