Подготовка основания под фундамент — критически важный этап строительства, от которого напрямую зависят долговечность и устойчивость будущего сооружения. Одним из наиболее востребованных материалов для устройства подушки под фундаментом является щебень. В данной статье рассматриваются причины укрепления грунта, преимущества и недостатки щебня, критерии его выбора, а также региональная специфика, актуальная для Великого Новгорода и Новгородской области.
Отметим, что выбор щебня для заливки самого фундамента, может быть произведен аналогичным способом.
Зачем укреплять грунт под фундаментом
Устройство подушки под фундаментом преследует несколько целей. Прежде всего, она частично заменяет проблемный грунт в котловане: глинистый, суглинистый, торфяной или богатый органикой, что позволяет улучшить несущую способность основания и предотвратить его расползание под нагрузками. Кроме того, подушка выравнивает поверхность, создавая ровное основание для возведения построек и исключая их перекосы и деформации.
Не менее важна функция равномерного распределения нагрузки от фундамента и здания на грунт, что предотвращает проседание и усадку. Подушка также выполняет роль элемента дренажной системы: она препятствует поднятию влаги и подмыванию основания. Она защищает фундамент от морозного пучения, выступая в качестве амортизатора, и стабилизирует основание, что особенно значимо для сейсмоактивных регионов.
Подушка необходима под сборными (например, из блоков ФБС), столбчатыми, а также монолитными и ленточными фундаментами, в последнем случае при слабом грунте на участке.
Преимущества и недостатки использования щебня
Щебень обладает рядом существенных достоинств, делающих его одним из оптимальных материалов для устройства основания под фундаментом.
- Высокая прочность. Материалы, полученные из магматических и некоторых метаморфических пород (базальта, гранита, габбро, диорита и других), отличаются высокими прочностными характеристиками, что позволяет возводить на щебневом основании дома выше двух этажей.
- Хорошие дренажные свойства. Щебень отлично пропускает воду, не задерживая и не впитывая ее, благодаря чему вокруг постройки не скапливается влага и не происходит заболачивания.
- Морозостойкость. Щебень из магматических и метаморфических пород способен выдерживать множество циклов замораживания и оттаивания без разрушений даже в суровых климатических условиях.
- Непучинистость. Поскольку щебень не впитывает влагу, он не набухает и не пучинится зимой.
- Хорошая уплотняемость. Наличие в составе камней разных фракций обеспечивает эффективное трамбование и уплотнение.
- Химическая инертность. Щебень не вступает в химические реакции, не взаимодействует с реагентами и не выделяет вредных веществ.
- Доступность. Щебень почти всегда есть в наличии во всех регионах, хотя в областях, где он не добывается, его стоимость может быть выше из-за транспортных расходов.
- Чистота. В отличие от песка и песчано-гравийной смеси, щебень редко бывает загрязнен глиной или пылью, которые ухудшают водопроницаемость и провоцируют морозное пучение.
- Простота в работе. Материал не требует специальных навыков при использовании.
- Применимость на нестабильных грунтах. Щебеночное основание не размывается и не «тонет» в глинистых и суглинистых грунтах, в отличие от песчаной подушки.
- Возможность использования при высоком уровне грунтовых вод. Щебень не подмывается водой, хотя при риске подтопления фундамента все же требуется полноценная дренажная система.
К недостаткам щебня, коих не так уж и много, относятся:
- Высокая стоимость по сравнению с песком и песчано-гравийной смесью, особенно в регионах, где он является привозным.
- Растворяемость некоторых видов (известнякового, гипсового, доломитового) в воде из-за наличия водорастворимых солей.
- Недостаточная однородность, даже после тщательной трамбовки между зернами щебня остаются небольшие пустоты, что несколько снижает степень уплотнения по сравнению с песком или отсевом.
Критерии выбора щебня для подушки под фундамент
При выборе щебня для устройства основания под фундаментом следует руководствоваться требованиями ГОСТ 8267-93 и обращать внимание на следующие параметры.
- Вид щебня. Вид определяется горной породой, из которой получен материал. Наилучшими характеристиками обладают щебни из магматических и метаморфических пород: базальтовый, гранитный, габбро, диоритовый, пироксенитовый, сиенитовый. Они отличаются высокой прочностью, морозостойкостью и химической инертностью. Щебень из осадочных пород (известняковый, доломитовый, гравийный) не рекомендуется для ответственных работ из-за недостаточной прочности и склонности к растворению в воде.
- Фракция. Фракция — диапазон размеров зерен щебня в партии. Для подушки под фундамент оптимальной считается фракция 20–40 мм, обладающая сбалансированным зерновым составом и широко доступная. На нестабильных глинистых и суглинистых грунтах целесообразно сначала укладывать более крупный щебень (40–70 или 40–80 мм), а сверху фракцию 20–40 мм (расклинцовка). Для экономии можно использовать смешанные фракции 20–70 или 20–80 мм, которые хорошо уплотняются за счет сочетания средних и крупных камней.
- Прочность (марка по дробимости). Прочность щебня характеризуется маркой по дробимости (М). Для подушки под фундамент рекомендуется щебень марки М1000 и выше; для одноэтажного дома допустимо использование материала от М800.
- Содержание зерен слабых пород. Слабые зерна щебня — камни с прочностью ниже заявленной. Для щебня прочностью от М1000 до М1400 их содержание не должно превышать 5 %, для материала М400–М800 до 10 %.
- Морозостойкость. Морозостойкость щебня обозначается буквой «F» и числом циклов. Для отсыпки основания под фундаментом необходим щебень с показателем не ниже F200, а лучше от F300. Такой материал прослужит несколько десятилетий без потери прочностных свойств.
- Лещадность. Лещадность щебня отражает форму зерен. Для качественного уплотнения подушки желательно использовать щебень I или II группы по лещадности (содержание пластинчатых и игловатых зерен до 15 %), так как кубовидные зерна лучше уплотняются.
- Содержание пылевидных и глинистых частиц. Содержание частиц размером менее 0,16 мм (пылевидных) и менее 0,063 мм (глинистых) не должно превышать 1 % от общей массы. Глина в комках допускается в количестве не более 0,25 %.
- Радиоактивность. Радиоактивность щебня или показатель удельной эффективной активности естественных радионуклидов (Аэфф) строго регулируется. В частном строительстве разрешено использовать щебень I класса (до 370 Бк/кг), который безопасен для возведения жилых и социальных объектов.
Исходя из перечисленных критериев, для устройства подушки под фундамент оптимально подходят следующие материалы:
- Базальтовый щебень фракции 20–40 мм.
- Габбро фракции 20–40 мм.
- Гранитный щебень фракции 20–40 мм.
- Диоритовый щебень фракции 20–40 мм.
- Пироксенитовый щебень фракции 20–40 мм.
- Сиенитовый щебень фракции 20–40 мм.
Также могут использоваться щебни из метаморфических пород, не уступающие по свойствам магматическим.
Расчет количества щебня с учетом коэффициента уплотнения
Одна из наиболее частых ошибок при заказе щебня — расчет «по геометрии» без учета уплотнения. После трамбовки объем материала уменьшается, поэтому заказывать нужно больше, чем показывает простой расчет.
Сначала вычисляют геометрический объем подушки:
V = L × W × t,
где:
- L — длина подушки (м);
- W — ширина подушки (м);
- t — толщина подушки (м).
Полученный геометрический объем умножают на коэффициент уплотнения (k). Для щебня этот коэффициент составляет 1,25–1,3 для прочных марок (М800 и выше) и 1,3–1,5 для менее прочных марок (М600–М300). Для ориентировочных расчетов чаще всего принимают среднее значение k ≈ 1,25.
Для сравнения: для песчаной подушки коэффициент уплотнения ниже, около 1,15, поскольку песок уплотняется меньше щебня.
Пример расчета. Допустим, необходимо устроить щебеночную подушку под ленточный фундамент размером 9 × 9 м толщиной 0,2 м.
- Геометрический объем: V = 9 × 9 × 0,2 = 16,2 м³.
- Объем с учетом уплотнения: 16,2 × 1,25 = 20,25 м³.
Для создания подушки потребуется заказать около 20,25 м³ щебня в рыхлом состоянии.
Помимо коэффициента уплотнения, следует учитывать коэффициент потерь при транспортировке (Кп), который ориентировочно принимают равным 1,02–1,03, что добавляет к заказу еще около 2–3 % материала на возможные потери при перевозке и разгрузке.
Технология устройства щебеночной подушки
Выбор правильного материала, это лишь половина дела. Не менее важно соблюсти технологию укладки, поскольку ошибки на этом этапе сводят на нет все преимущества качественного щебня.
Подготовка основания и геотекстиль. Перед отсыпкой щебня с площадки удаляют плодородный слой почвы, растительность и строительный мусор. Дно котлована или траншеи выравнивают и уплотняют. Для предотвращения ухода щебня в грунт и заиливания подушки рекомендуется укладывать разделительный слой геотекстиля плотностью не менее 150 г/м². Без него щебень со временем «уходит» в основание, а грунт поднимается вверх, снижая дренажные свойства подушки.
Послойная укладка и толщина слоев. Щебень засыпают послойно. Толщина одного слоя не должна превышать 15–20 см — это оптимальный диапазон для качественного уплотнения виброплитой или катком. При этом наименьшая толщина распределяемого слоя должна в 1,5 раза превышать размер наиболее крупных частиц щебня и составлять не менее 10 см при укладке на прочное основание и не менее 15 см — при укладке на песок.
Ориентировочная толщина щебеночной подушки для разных типов фундамента:
- плитный фундамент — слой щебня 20 см;
- ленточный фундамент — обычно достаточно 15 см;
- столбчатый фундамент — требования к толщине менее жесткие, но важна тщательная трамбовка в ограниченном объеме.
Метод расклинцовки. Если для нижнего слоя используется крупная фракция (например, 40–70 мм), поверх нее необходимо уложить более мелкую фракцию (20–40 мм или 5–20 мм) — этот прием называется расклинцовкой. Мелкие зерна заполняют пустоты между крупными камнями, повышая плотность и несущую способность подушки. Для верхнего слоя часто применяют отсев (0–5 мм) слоем 3–5 см с последующей трамбовкой. При двухслойной укладке в нижний слой закладывают более крупный материал, в верхний более мелкий.
Уплотнение. Уплотнение производят от края к середине, последовательно перекрывая предыдущий след примерно на 1/3 ширины захвата. Для щебеночных подушек применяют виброплиты, вибрационные катки или ручные трамбовки. При использовании катков уплотнение проводят в несколько этапов: сначала более легкими (6–8 т), затем более тяжелыми (10–16 т), доводя поверхность до состояния, при котором не остается следа и не возникает волн перед вальцом. Ориентировочное количество проходов может достигать 10–20 по одному следу в зависимости от массы техники.
Контроль ровности и приемка. В процессе укатки поверхность периодически проверяют трехметровой рейкой и шаблоном с уровнем, устраняя неровности подсыпкой или срезкой. При значительных объемах работ контроль осуществляют не реже чем через каждые 100 метров по высотным отметкам, ширине и толщине слоя. Качество уплотнения считается достаточным, если после контрольного прохода тяжелого катка на поверхности не остается следа.
Нормативная база
Устройство щебеночной подушки под фундамент регламентируется несколькими действующими нормативными документами. Их соблюдение обязательно не только для профессиональных строителей, но и для частных застройщиков, планирующих возведение капитальных сооружений.
СП 45.13330.2017 «Земляные сооружения, основания и фундаменты». Данный свод правил является актуализированной редакцией СНиП 3.02.01-87 и содержит основные требования к производству земляных работ и устройству грунтовых подушек. В частности, документ устанавливает:
- необходимость указания в проектной документации толщины отсыпаемых слоев, рекомендуемых машин для уплотнения и режимов работы, а также плотности сухого грунта или коэффициента уплотнения в подушках;
- требование о проведении опытного уплотнения перед основными работами, в ходе которого устанавливаются технологические параметры: толщина слоев, оптимальная влажность, число проходов катка;
- порядок контроля плотности сухого грунта: средняя плотность по принимаемому участку должна быть не ниже установленной, при этом допускается снижение на 0,05 т/м³ или коэффициента уплотнения на 0,02 не более чем в 10 % определений.
СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений». Данный документ определяет необходимость устройства подушки из непучинистого материала при строительстве на пучинистых грунтах. Согласно пункту 8.7, на пучинистых грунтах несущие элементы малозаглубленных и незаглубленных фундаментов укладывают на подушку из непучинистого материала — песка гравелистого, крупного или средней крупности, мелкого щебня, котельного шлака и других аналогичных материалов. Кроме того, для увеличения расчетного сопротивления грунта основания целесообразно предусматривать устройство песчано-щебеночной (песчано-гравийной) подушки, в которой смесь песка крупного или средней крупности составляет 40 %, а щебня или гравия 60 %.
ГОСТ 8267-93 «Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ». Этот межгосударственный стандарт устанавливает технические требования к щебню, включая фракционный состав, марку по дробимости, морозостойкость, содержание зерен слабых пород и лещадность. Согласно ГОСТ 8267-93, щебень выпускается следующих основных фракций: 3–10, 5–10, 5–20, 10–20, 20–40, 40–80 мм. Соответствие материала этому стандарту подтверждается паспортом качества, который поставщик обязан предоставить потребителю.
СП 78.13330.2012 «Автомобильные дороги». Хотя данный документ ориентирован на дорожное строительство, содержащиеся в нем требования к толщине уплотняемых слоев и коэффициентам запаса на уплотнение широко применяются и при устройстве щебеночных подушек под фундамент. В частности, максимальная толщина уплотняемого слоя не должна превышать 18 см для трудноуплотняемых материалов (прочность ≥ 1000) и 22–30 см для легкоуплотняемых (прочность < 1000).
Альтернативные материалы
Помимо щебня, для устройства основания под фундаментом применяются и другие материалы:
- Песок — доступный материал с хорошими дренажными свойствами, подходящий для основания из готовых блоков, толщина песчаной подушки не должна превышать 20–25 см.
- Отсев — побочный продукт дробления горных пород, прочный и морозостойкий, но не подходящий для многоэтажных построек и при высоком уровне грунтовых вод.
- Гравий — природный материал с округлыми зернами, менее прочный и морозостойкий, чем щебень, но также пригодный для укрепления грунта.
- Скальный грунт — крупные камни диаметром до 50 см и более, эффективен на болотистых и торфяных участках.
- Песчано-гравийная смесь (ПГС) — прочнее песчаной подушки, хорошо трамбуется, применяется под монолитными плитами и для одноэтажных кирпичных домов.
- Щебеночно-песчаная смесь (ЩПС) — состоит из щебня и отсева, отличается высокими прочностными характеристиками и подходит для зданий в несколько этажей.
- Цементно-песчаная смесь (ЦПС) — обеспечивает высокопрочное основание, пригодное для двухэтажных домов.
- Бетон — самый прочный, но и самый дорогой вариант, используемый для многоэтажных зданий.
Региональная специфика
При выборе щебня для подушки фундамента в Великом Новгороде и Новгородской области необходимо учитывать местные инженерно-геологические и климатические условия.
Согласно данным инженерно-геологических изысканий, на территории Новгородской области естественным основанием для зданий и сооружений служат преимущественно рыхлые песчано-глинистые отложения четвертичного возраста: суглинки, глины, супеси, пески. Грунты в целом устойчивы и пригодны для возведения сооружений, однако, суглинки и моренные глины обладают повышенным содержанием пылеватых частиц, что обусловливает склонность к морозному пучению. На отдельных заболоченных участках (межхолмовые понижения) развиты торфяно-болотные грунты, которые не пригодны в качестве основания для зданий и требуют замены или укрепления.
Нормативная глубина промерзания для суглинистых и глинистых грунтов в Новгородской области принимается около 1,3 м для супесей и мелкозернистых пылеватых песков, что необходимо учитывать при заложении фундамента. Для насыпных грунтов (крупных песков) глубина промерзания может достигать 1,60 м.
Для региона характерно сочетание относительно устойчивых песчаных и глинистых грунтов с участками, требующими дополнительного укрепления, особенно это касается территорий с высоким уровнем грунтовых вод и торфяными включениями.
С учетом распространенности глинистых и суглинистых грунтов, склонных к морозному пучению, для устройства подушки под фундамент в Великом Новгороде целесообразно использовать гранитный щебень фракции 20–40 мм марок М1000–М1400 с морозостойкостью F300. На участках со слабым глинистым или торфяным грунтом рекомендуется двухслойная отсыпка: сначала фракция 40–70 мм, затем расклинцовка фракцией 20–40 мм. При высоком уровне грунтовых вод необходимо дополнительно предусмотреть дренажную систему.
Щебень является одним из наиболее надежных и универсальных материалов для устройства подушки под фундаментом. Он обладает высокими прочностными и дренажными характеристиками, морозостоек, химически инертен и удобен в работе. Учет местных грунтовых условий и климатических особенностей позволит создать надежное основание, обеспечивающее долговечность и устойчивость будущего сооружения.
В Великом Новгороде и Новгородской области гравийный и гранитный щебень, подходящий для устройства подушки под фундамент, доставляет ГК «Земстрой-Н». У нас в наличии на складе в городе всегда имеются различные виды и фракции щебня. Дополнительно, мы всегда готовы проконсультировать вас по возможности использования щебня для фундаментной подушки на вашем объекте или участке.
