Насколько необходима подсыпка под ленточный фундамент?

В СП 22.13330 (основания зданий) в качестве подстилающего слоя рекомендована подсыпка под ленточный, плитный, столбчатый фундамент из инертных материалов либо подбетонка. Ее толщина регламентирована в приложении СП 29.13330 (полы), как 60 см. В ведомственных нормативах ВСН 29-85 (малозаглубленный фундамент малоэтажных застроек) толщина фундаментной подушки указана, как 3 ширины ленты МЗЛФ.

В пособии В. С. Сажина обозначена глубина подсыпки 40 – 80 см. В Европе считается достаточным 20 см слой щебня, песка. При ограниченном бюджете для индивидуального застройщика актуален этот размер, чтобы не покупать лишнего нерудного материала. Разобраться в нюансах подстилающего слоя можно в данном руководстве.

Назначение подстилающего слоя

В 70% случаев в пятне застройки присутствуют глинистые почвы, по умолчанию обладающие силами пучения при замерзании. Их компенсируют несколькими методами:

• сохранение геотермального тепла – в отсутствие промерзания глина вспучиться не может
• снижением обводненности – влага отводится дренами, при минимальном содержании воды силы пучения так же отсутствуют
• замена грунта нерудным материалом – подсыпка при высоком УГВ может набрать влагу, однако уровень ее будет одинаковым подо всей подошвой фундамента, подъем здания будет равномерным, а не на отдельных участках, как это происходит в суглинках

Таким образом, ленточный фундамент можно защитить от неравномерного вспучивания несколькими способами:

• заглубив его ниже отметки промерзания – пучение под подошвой отсутствуют, пазухи траншей засыпают песком, ПГС, ликвидируя касательные усилия сил пучения, пытающиеся выдернуть ленту на поверхность
• установив ленту выше отметки промерзания – замена грунта под подошвой в сочетании с обратной засыпкой

Кроме того, нерудные материалы, не просто укладываются на дно котлована, траншеи, шурфа, а уплотняются ручными трамбовками или виброплитой. Это позволяет повысить несущую способность основания на подрабатываемых территориях.

Крупный песок позволяет дополнительно выровнять дно котлована для максимально плотного контакта бетонных конструкций с пластом, на который они опираются. Щебень обладает дренирующими свойствами, в нем отсутствует капиллярное всасывание, что позволяет защитить железобетон от намокания.

Какие материалы используются?

Определившись на начальном этапе, что подсыпка действительно необходима, так как позволяет повысить эксплуатационный ресурс фундамента, необходимо правильно подобрать материалы для нее, последовательность их расположения, толщину каждого слоя. Для этого необходимо учесть технологию изготовления фундамента, свойства инертных материалов:

• песок при набухании превращается в бесформенную массу, резко теряет расчетное сопротивление сборным нагрузкам от веса жилища
• щебень сохраняет стабильность геометрии, прочность при полном погружении в воду (примером являются ж/д насыпи)
• по песчаному утрамбованному слою можно безболезненно уложить рулонную гидроизоляцию подошвы, не переживая за целостность ковра
• острые камушки щебня этого сделать не позволяют в принципе – гидростеклоизол гарантированно покроется точечными проколами, что сведет на нет усилия по гидроизоляции
• если в проект заложен монолитный ленточный фундамент, необходимо обеспечить отсутствие протекания цементного молочка в расположенный ниже слой песка, щебня, поэтому необходима подбетонка
• при выборе сборной ленты необходима максимально ровная поверхность контакта плит ФЛ с основанием, подбетонка не нужна, гидроизоляцию лучше уложить на песок

Таким образом, при высоком УГВ оптимальным вариантом является кубовидный щебень. Для экономии бюджета строительства в этом случае может применяться схема:

• 0,4 м песка с уплотнением каждых 10 см материала

• 0,4 м щебня для монолитного фундамента либо 0,2 см ПГС для сборной ленты

• подбетонка 5 см (только при бетонировании ленты)

Если уровень УГВ ниже подошвы фундамента на 1 м минимум, для снижения бюджета строительства может использоваться крупный речной, мытый карьерный песок с минимальным содержанием глины.

Технологии подсыпки

В зависимости от используемого материала подсыпка может уплотняться разными способами. Периметр подстилающего слоя должен быть больше, чем ленточный фундамент, на 0,5 – 1,5 м. Рекомендуется 2 – 3 градусный уклон от центра здания к периферии, не допускается осыпание грунта с бортов котлована, траншеи.

Поэтому откосы разработки должны иметь наружный уклон 1/1,5. Помимо песка, щебня могут применяться производственные отходы (шлак), смеси инертных материалов (ПГС), щебеночная дресва, шунгитовый, керамзитовый гравий в зависимости от цены материала в конкретном регионе.

Не допускаются примеси: органика, горючие материалы, растительность, пучнистые почвы, глина. Чем выше морозостойкость сыпучих продуктов, тем выше будет ресурс основания жилища. Практически все их перечисленных материалов обладают дренажными свойствами. Необходимо учесть, что при намокании песок может вспучиваться, однако, подъем подошвы при этом получается равномерным, а не фрагментарным. Отсутствуют перекосы, внутренние усилия, способные сломать бетонную конструкцию.

Песчаный подстилающий слой

Бюджетным вариантом в любом регионе обычно является песчаная подсыпка, так как себестоимость этого сыпучего продукта ниже, чем у прочих аналогов. При уплотнении слоя снижаются трудозатраты, поскольку при смачивании песок по умолчанию повышает плотность. Чтобы опереть фундамент на песчаный слой, используется технология:

• смачивание материала перед укладкой – актуально при глинистых грунтах, если подстилающий слой изготавливается на супесях, можно использовать проливку
• разравнивание подушки 10 см толщины – правилом, граблями, прочим инструментом
• уплотнение – катком, виброплитой, ручной трамбовкой до исчезновения следов обуви на поверхности (примерная плотность покрытия 1,6 т/м²)

Чтобы исключить постепенное перемешивание нерудного материала с почвой засыпку производят по слою нетканого материала, края которого запушены на 0,3 – 0,5 м на стены котлована/траншей. Позже подсыпка будет укрыта ими сверху. В ТСН 50-302 отдельно указано, что на суглинках, супесях в нижнем слое проливка водой приносит больше вреда, размывая основание. Поэтому на нестабильных почвах песок смачивают перед укладкой, применяют минимальное уплотнение. Запрещено использование пылеватых песков. При выборе ПГС смеси необходимо убедиться, что щебня в ней больше, чем песка (соотношение 60/40, соответственно).

Это лучший вариант для сборных лент из плит ФЛ, блоков ФБС. На песке проще всего раскатать рулонную гидроизоляцию, качественно герметизировать нахлест материала битумными мастиками. На щебенке листы не удастся прижать, оставшиеся щели приведут к снижению эффективности гидрозащиты.

Внимание: Глиняный замок, описанный в некоторой советской литературе, категорически запрещен в качестве подстилающего слоя. Он не пропускает воду к бетонным конструкциям, но набухает от избытка влаги. Что приводит к вспучиванию под плитами, лентами МЗЛФ.

Самым сложным случаем геологии в пятне застройки является залегание торфа на 1,5 – 3 метра. В этом случае прохождение слоев с неудовлетворительными характеристиками насквозь для ленточного фундамента не рентабельно. Однако существуют технологии подгрузки торфяника песчаной засыпкой, полностью решающие проблему. Болотистая почвы классифицируется по типам:

• III – один слой, выдавливающийся от массы 3 м насыпи над ним
• II – один слой, не выдавливающийся при равномерном нагружении насыпью
• I – боковое выдавливание при насыпи 3 м толщины отсутствует

В первом случае неустойчивый слой «отжимают», чтобы заполнить освободившееся пространство песком. В последних двух вариантах насыпи создаются в пятне застройки сразу, выходящий по бокам торф вывозится с участка. Строительство получается растянутым во времени, однако технология позволяет строить ленточные фундаменты в экстремальных геологических условиях.

Методика описана в СП 50-101, пригрузка производится ступенчато с 8 – 12 месячным интервалом:

• на начальном этапе исследуются характеристики торфяника, чтобы вычислить максимальную нагрузку для уплотнения торфа
• затем расчищают стройплощадку для устройства насыпи
• после чего, изготавливаются песчаные дрены – 4 м глубина, 30 см диаметр скважин, заполняемых песком, шаг колодцев 1,3 – 1,7 м по периметру либо по всей площади

При изготовлении насыпи влага уходит в вертикальные дрены, нижняя часть спрессовывается. После полугодичного перерыва операция повторяется. Через 1,5 года площадка считается готовой к строительству заглубленного ленточного фундамента либо плавающей плиты.

Фундаментная подушка из щебня

Если по результатам геологических изысканий становится понятно, что фундамент будет эксплуатироваться при высоком уровне УГВ, от песчаного слоя придется отказаться. Вместо этого может использоваться ПГС (от 60% гравия) или щебень. Нерудный материал может втрамбовываться в почву для повышения расчетного сопротивления грунта сборным нагрузкам либо укладываться на слой геотекстиля, чтобы избежать перемешивания с рыхлыми породами.

Нетканый материал предотвращает заиливание при избыточном увлажнении, стоит недорого, повышает эксплуатационный ресурс подстилающего слоя в 1,5 раза.

Щебенчатая подсыпка отводит влагу от слоя гидроизоляции, бетонных конструкций. Фракция материала не позволяет уплотнять его проливкой, поэтому применяются ручные трамбовки, виброплиты, катки. При использовании щебня существуют нюансы:

• по нему невозможно уложить гидроизоляционный ковер
• подбетонка для плит ФЛ сборных ленточных фундаментов не используется

Чтобы сократить смету строительства в этом случае щебень выравнивают песком (минимальный слой 2 – 3 см), что позволяет выровнять основание, увеличить площадь опирания ж/б конструкций, расстелить гидроизоляционный ковер.

Если планируется бетонирование монолитной ленты, подбетонка необходима для сохранения влаги внутри смеси в момент заливки. По щебню отливается подбетонка (5 см слой) либо этот материал проливается цементным молочком до получения поверхностной пленки (технология железнения в чистом виде).

Комбинированная подсыпка

Природный ПГС обладает неудовлетворительными характеристиками для бетонирования. Он добывается в руслах рек, по умолчанию имеет высокую лещадность (игольчатые или плоские камешки), зерна песка со скругленными гранями. Этот сыпучий материал стоит гораздо дешевле карьерного ПГС, который смешивают из песчинок с рваными краями, кубовидного щебня, поэтому оптимально подходит для обратных засыпок, фундаментных подушек:

• подстилающий слой под фундамент получается более ровным
• не рвет гидроизоляционные материалы
• обеспечивает надежное опирание плит ФЛ

Его уплотняют исключительно механическим способом (каток, ручная трамбовка, виброплита) через каждые 10 см насыпанного слоя. За счет большого содержания гравийного щебня в ПГС сохраняются высокие дренажные характеристики, насыпная плотность фундаментной подушки получается достаточно высокой.

Подбетонка

Стяжка из тощего бетона под подошвой фундамента, получившая наименование подбетонки, решает комплекс задач:

• выравнивает основание – актуально, если фундамент сборный
• предотвращает обезвоживание бетонной смеси – важно при заливке в опалубку, чтобы вместе с жидкостью в нижний слой не уходил цемент
• позволяет разметить оси в нижнем уровне – при дополнительной шлифовке поверхности
• защищает гидроизоляционный ковер – отсутствуют проколы Бикроста, Технониколя

По аналогии с фундаментной подушкой из нерудных материалов, подбетонка изготавливается шире ленты, плиты. На выровненную поверхность легче монтировать опалубку, укладывать подкладки для арматуры.

Со стороны фундаментной подушки в различных нормативных документах указан разный защитный слой:

• институт цемента (США) – 76 мм (глина, супесь, суглинок)
• отечественный свод правил СП 50-101 – 7 см на пучнистых грунтах
• СП 52-101 – 35 – 40 мм на скальных пластах
• ACI 318 – 25 мм на скале

Слой подбетонки позволяет снизить этот размер вдвое, что актуально для лент малого заложения МЗЛФ. Армокаркас внутри бетона получает в этом случае дополнительную защиту от коррозии. Поскольку для ленты применяются высококачественные бетоны марок М22,5 – М12,5, а подбетонку отливают из смеси марки М7,5, экономический эффект очевиден.

Хождение по стяжке допускается при наборе 50% прочности, бетонирование ленты только после 70% прочности конструкции. В зависимости от температуры воздуха этот срок составляет 28 – 3 суток (+5 – +30 градусов, соответственно).

Таким образом, подсыпка необходима для того, чтобы фундамент имел надежное опирание на несущий пласт. Нерудные материалы, использующиеся для этого слоя, обладают дренажными свойствами, отводят почвенные, грунтовые воды от подошвы ленты. В зависимости от имеющегося бюджета, цен в регионе на инертные материалы, технологии строительства фундамента может использоваться любой из рассмотренных способов подстилающего слоя.