Подсыпка под фундамент

Конструкция подсыпки под фундамент малоэтажного дома должна соответствовать одному весьма серьёзному условию.

Содержание

• Основа рациональной конструкции подсыпки
• Материал подсыпки
• Требования к материалу подсыпки
• Влажность материала подсыпки
• Комбинированная подсыпка
• Расчётное сопротивление материала подсыпки
• Гидрофобизация грунтов
• Толщина подсыпки

Основа рациональной конструкции подсыпки

В основу рациональной конструкции подсыпки (подушки) положено следующее условие: пучинистый грунт под наружной стеной здания ниже подсыпки может промёрзнуть не больше, чем на глубину, при которой возможны предельно допустимые деформации сооружений при критическом сочетании деформаций (промерзании—оттаивании).

Материал подсыпки

В качестве материала для устройства подсыпок применяют песок гравелистый, крупный и средней крупности, мелкий щебень, гравий, шунгизитовый и керамзитовый гравий, котельный шлак, отходы производства, не подвергающиеся химическому разложению, а так же непучинистые грунты.

Требования к материалу подсыпки

Материал подсыпки должен отвечать следующим требованиям:

• в уплотнённом состоянии должен дренировать воду;
• в процессе эксплуатации не должен насыщаться водой и выделять вредные вещества;
• содержание пучинистых примесей (частиц размером 0,05–0,005 мм) не должно быть более 10%.

Влажность материала подсыпки

При проектировании подсыпок следует помнить, что влажность подсыпки определяется термовлажностным режимом подстилающего её морозоопасного основания и зависит от:

• рельефа площадки (местоположение);
• условий контакта с грунтом основания;
• степени пучинистости и водонасыщенности грунта основания;
• вида материала и высоты подсыпки;
• положения уровня (глубины залегания) подземных вод (УПВ).

Схемы конструкций подсыпок для малоэтажных зданий с незаглубленными или малозаглубленными фундаментами на пучинистых грунтах: 
1 — кювет; 2 — водоотводные канавки поперек подсыпки (через 2–3 м, сечением 200x300 мм) с уклоном не менее 1% (i≥0,01)

Основной причиной увлажнения подсыпок является отсутствие гидроизоляции или капиллярно-прерывающегося слоя между материалом подсыпки и водонасыщенным основанием естественного сложения. 

В том случае, когда подсыпки выполняются из однородного крупнозернистого песка, гравийно-галечного грунта, из мелкого щебня, гравия, шунгизитового гравия и других подобных материалов допускается не выполнять гидроизоляцию, так как высота капиллярного поднятия влаги в подсыпку незначительна (обычно не более 5–10 см).

Подсыпки из песка неоднородного мелкозернистого, среднезернистого, а также из крупнозернистого с мелким заполнителем следует защищать от увлажнения капиллярной влаги путём:

• устройства сплошного двухслойного гидроизоляционного ковра из морозостойкой полимерной плёнки, укладываемого на уплотнённую песчаную подготовку по всей площади подсыпки с уклоном 3–5% от середины к краям;
• гидрофобизацией нижнего слоя подсыпки на высоту 10–15 см от ее подошвы;
• гидрофобизацией подсыпки на всю высоту.

Комбинированная подсыпка

Комбинированные подсыпки устраиваются (гравийнопесчаные, щебёночно-песчаные) из материалов с различной влагопропускной способностью: нижний слой толщиной 15–30 см выполняется из мелкого щебня, галечника, гравия, верхний из песка мелко- или среднезернистого.

Расчётное сопротивление материала подсыпки

В связи стем, что масса проектируемых зданий обычно небольшая, то сомнений в прочности материала подсыпки обычно не возникает. 

Расчётное сопротивление материала подсыпки должно определяться исходя из задаваемых проектом расчётных значений физико-механических характеристик грунтов или устанавливается опытным путем.

При отсутствии таких данных допускается принятие в расчётах ширины подошвы фундаментов («в») следующих условных сопротивлений на подсыпки (при коэффициенте уплотнения Ксот = 0,95):

• при использовании для устройства подсыпки мелких песков и шлаков — 0,1–0,15 МПа (1,0–1,5 кгс/см²);
• то же, горелых пород шахтных терриконов, керамзитового и шунгизитового гравия — 0,15–0,20 МПа (1,5–2,0 кгс/см²);
• то же, песков крупных и средней крупности — 0,2–0,30 МПа (2–3,0 кгс/см²);
• то же, галечника, гравия, щебня с песчаным заполнителем — 0,30–0,40 МПа (3,0–4,0 кгс/см²).

При отсутствии результатов непосредственных испытаний модули деформации грунтов подсыпок (Е, МПа (кгс/см²)) допускается принимать:

• щебенистый 40 (400);
• песок крупный 30 (300);
• песок средний 20 (200);
• песок мелкий 15 (150);
• шлак, керамзитовый и шунгизитовый гравий 15–20 (150–200).

Гидрофобизация грунтов

Гидрофобизация грунтов производится посредством обработки грунтов небольшим количеством вяжущего вещества (жидкие нефтяные битумы марки III, каменноугольные и древесные дегти и др.) при определённых гидротермических условиях.

Толщина подсыпки

Толщина подсыпки под подошвой фундамента назначается по расчёту в зависимости от степени пучинистости грунта основания, на котором возводится здание, и материала подсыпки.

Насыпь уменьшает глубину сезонного промерзания естественных грунтов площадки, снижает температурные градиенты на их поверхности, создаёт пригрузку за счёт собственного веса и давления от сооружения. Все это приводит к уменьшению абсолютных величин, скоростей и значений удельных нормальных сил морозного пучения грунтов основания (Киселев М.Ф., Федоров В.Н., Сажин В. С.).

Одним из вариантов фундаментов на подсыпке является рамный или плитный фундамент, устраиваемый без заглубления по насыпи из фильтрующего грунта или материала, отсыпаемых на дневную поверхность после снятия растительного слоя.

Малозаглубленный (незаглубленный) фундамент на дренирующей подсыпке (подушке):
а — на горизонтальной площадке; б — на склоне;
1 — здание с организованным водостоком; 2 — фундаментная плита (лента); 3 — дренирующая (непучинистая) подсыпка; 4 — дренажные выпуски; 5 — растительный слой с одерновкой; 6 — канава (кювет); 7 — пучинистый грунт основания; 8 — водоотводные канавки поперек здания (через 2–3 м); 9 — отмостка; 10 — поверхность основания, уплотнённая трамбованием щебня на глубину 10–15 см после снятия растительности

В первом приближении толщину подушки в зависимости от расчётной глубины промерзания грунта и степени морозной пучинистости по исследованиям В.И. Федорова можно принимать по таблице.

При использовании в качестве подсыпки теплоизоляционных материалов (шлака, шунгизитового или керамзитового гравия и т.п.) высота ее может быть уменьшена, так как существенно уменьшается глубина промерзания грунта в основании сооружения.