В любой из конструкций фундаментов устойчивость и долговечность опорной системы и, конечно, самого здания на 50% зависят от качества обустройства подушки, на которую, собственно, и опираются элементы фундаментной системы. И чем выше опора и меньше ее сечение, тем сильнее влияние качества отсыпки под подошвой. Для столбчатого фундамента, как ни для какого другого, очень важно сделать опорную площадку прочной и малочувствительной к воздействию влаги и мороза.
Как и чем отсыпать основание столбчатого фундамента
Технология постройки столбчатой системы должна обеспечить несколько основных условий нормального существования и работы столбчатых опор:
- Равномерное перераспределение нагрузки от веса здания на пласты грунта, удерживающего столбчатые блоки и опоры. Устройство подушки должно обеспечить выравнивание или своего рода растекание напряжений по всей площади бетонной пятки опоры. Таким образом, исключаются местные сколы бетонной поверхности и условия для развития трещин;
- При правильном устройстве подушки подсыпочный слой позволяет эффективно удалять влагу из окружающего опору грунта, что крайне важно для предупреждения возникновения эффекта пучения и выдавливания блоков на поверхность;
- Увеличивать несущую способность опорных пластов за счет уплотнения структуры породы.
Обустройство подушки для различных вариантов столбчатого фундамента
Конструкция столбчатого фундамента предусматривает изготовление опор относительно небольшого удлинения. Наиболее длинные опорные элементы изготавливают для глубокого залегания, в среднем на 1-1,2 метра. Отношение ширины к длине такой опоры по параметрам примерно соответствует параметрам свайного фундамента. Такие столбы имеют очень небольшую опорную поверхность пятки, но зато из-за глубокого погружения в грунт менее чувствительны к боковой нагрузке, чем мелкозаглубленные и незаглубленные опоры.
Столбы подобной конструкции чаще всего используют на твердых обломочных и песчаных грунтах. Чтобы опору не выдавило на поверхность, достаточно выполнить песчаную подушку толщиной не менее 15 см и плиту уширения в основании столба. Столбчатый фундамент на песчаной подушке способен успешно противостоять пучению и промерзанию грунта.
Чаще всего столбчатые фундаменты изготавливают из бетонных блоков ФБС. В этом случае грунт просто освобождается от остатков растительности, дерна, корней, отсыпается подушка под блок на ширину опоры и последовательно трамбуется вибростанком. В теории большого веса бетонного блока должно быть достаточно, чтобы зафиксировать опору на месте. В качестве обязательного условия является выполнение уклонов и водоотводящих желобов. Поверхность грунта между такими опорами заполняется песком, перемешанным с мелким гравием. Дождевая и талая вода может смывать часть отсыпанного слоя песчаной подушки, поэтому до завершения строительства песок вокруг столбчатых опор необходимо подсыпать и подтрамбовывать.
По завершению строительства дома, обустройства системы водоотвода, утепления и навешивания забирок фундамента незаглубленные опоры практически не страдают от пучения и вымывания основы подушки.
Самым распространенным в частном домостроении является мелкозаглубленный столбчатый фундамент. В этом случае бетонные столбы устанавливаются на подушку в грунте на глубину до полуметра. Такая конструкция получается дешевле, чем в случае использования столбчатых опор глубокого погружения, и намного устойчивее, чем схема на незаглубленных столбах. Но именно эта схема столбчатого фундамента оказалась наиболее чувствительной к качеству подготовленной опорной площадки.
Обустройство опорной подушки столбчатого фундамента
Специалисты рекомендуют, независимо от конструкции и глубины установки опор столбчатого фундамента, изготавливать опорную подушку с учетом следующих требований:
Таким образом, при правильно построенной подушке, эффективном отведении воды и даже небольшом уровне теплоизоляции столбчатый фундамент будет сохранять несущую способность при любой температуре окружающей среды.
Особенности подушки под литую опору мелкозаглубленного фундамента
К недостаткам данного типа фундаментных систем относится тот факт, что столб или опора мелкозаглубленного фундамента устанавливается в грунт на очень небольшую глубину, 30-50 см. В этом смысле опорная система по своим функциям и характеристикам очень схожа с мелкозаглубленным ленточным фундаментом. В обоих случаях поверхностный слой грунта фиксирует опорную часть фундамента и делает всю конструкцию максимально жестокой при наименьших затратах бетона и арматуры. Если уровень грунтовых вод невысок, и нет включений глины, основание под фундамент можно изготовить обычной отсыпкой из гравия.
Но так же, как и мелкозаглубленная лента, столбчатый вариант способен выдерживать нагрузку от веса здания только в условиях отсутствия воды в грунте и при очень мощной и жесткой подушке. В данном случае устройство подушки выполняется в следующем порядке:
Если грунт имеет большое количество включений из глинистых конкреций и суглинков, поверх песчаного слоя подушки можно уложить дополнительный слой мелкой щебенки и тоже тщательно утрамбовать в течение 10-15 минут.
Размеры подушки под опору должны быть вдвое больше сечения опоры столбчатого фундамента. Если выступающая над грунтом часть опоры столбчатого фундамента по высоте больше, чем два диаметра столба, рекомендуется подошву опорного элемента забетонировать на ширину всей подушки и армировать металлической сеткой.
Часть бетонного раствора при заливке опалубки проникает в тело подушки и схватывается с гравием. В таком случае получается отлитый из бетона опорный элемент, стоящий на подушке, обладающей высоким сопротивлением, несущей характеристикой и минимальной усадкой. После отливки подошва столбчатой опоры полностью повторяет поверхность подушки, благодаря чему нагрузка распределяется максимально равномерно.
После удаления опалубки и нанесения гидроизоляции пространство между бетонным телом опоры и стенками котлована необходимо заполнить засыпкой из песка, глины и гравия. В нижнюю часть котлована отсыпается смесь песка и глины, далее слой керамзита, и верхний слой состоит из песка, глины и гравия.
Обустройство подушки под фундаментные блоки
Зачастую при изготовлении столбчатого фундамента опоры не отливаются из армированного бетона, а выкладываются из готовых бетонных блоков или кирпича. Для незаглубленных вариантов процедура обустройства подушки во многом схожа с технологией, приведенной выше, с той только разницей, что верхний слой подушки выполняется не из гравия, а из смеси крупного гравийного песка и скального отсева. Нижний слой толщиной в 10 см отсыпается из некрупной щебенки 20-30 мм в вырезанном по месту установки опоры углублении, слой тщательно утрамбовывается, укладывается геотекстиль и засыпается слоем смеси из песка и отсева. Перед установкой бетонного блока опоры верхний слой тщательно выравнивается по горизонту. Такого рода опоры необходимо дополнять бетонной отмосткой на ширину не менее толщины подушки.
Основные проблемы с использованием подушки столбчатого фундамента
Относительная внешняя простота построения столбчатого фундамента в некоторых случаях становится причиной нарушения технологии обустройства столбов и опорной подушки.
Случай первый.
Зачастую очень толстые и мощные опоры прекрасно выдерживают огромное давление, но только, если нагрузка на столб направлена строго по вертикали. Появление небольшого горизонтального усилия приводит к перераспределению нагрузки, передаваемой от бетонной подошвы на поверхность подушки. Край бетонного блока начинает деформировать основу из песка и щебенку, опора начинает проворачиваться и в конечном итоге опрокидывается.
Причиной подобной ситуации является низкая твердость отсыпанной подушки и неправильно распределенный вес на столбчатую конструкцию. Вместо уплотненного грунта, нескольких слоев щебенки и очень тонкого, всего в 2-3 см слоя песка, зачастую поверхность под опору просто отсыпается щебенкой и слоем песка. Со временем основная часть грунта уплотняется, выдавливается и вымывается водой из-под краевых зон столба. В результате вместо распределенного по подошве давления возникает точечное, сосредоточенное в центре, или еще хуже, смещенное к краю столбчатого элемента усилие. В этом случае опрокидывание – только вопрос времени.
Случай второй.
Еще одной распространенной ошибкой является использование при обустройстве подушки избыточного количества песка, зачастую даже без щебенки, при очень высокой грунтовой воде и отсутствии дренажа. Более дефицитную щебенку заменяют толстенным, до 60-70 см толщиной слоем песка, набранного из ближайшей ямы, часто с включениями глины и остатками плодородного слоя.
В таких условиях,даже без нагрузки, столбчатый элемент фундамента способен просесть и отклониться от вертикального положения, независимо от глубины заделки в грунт. Чаще всего эффект проявляется при сезонном подъеме воды в почве
Попытки усилить подушку фундамента отсыпкой дополнительного количества песка и выравниванием столбчатой опоры дают временный результат, и в дальнейшем ситуация повторяется. Спасти столб можно только переделкой подушки и установкой скважинного дренажа. В этом случае из котлована пробивается канал или скважина к дренажной трубе, отсыпается крупная щебенка, все трамбуется. Далее закладывается геотекстиль, слой песка и слой мелкого гравийного отсева.
После установки опоры на новую подушку необходимо проконтролировать уровень первичной осадки под собственным весом и под нагрузкой. Если осадка продолжается, то от использования столбчатого фундамента в таких условиях лучше отказаться или переходить к усиленным вариантам.
Спасти опору можно усилением подушки установкой наклонной, направленной буронабивной сваи. Но подобные работы есть смысл проводить, если из-за конструкции дома нет возможности сделать фундамент «по-человечески».
Заключение
Подушка для столбчатого фундамента имеет первостепенное значение для обеспечения остойчивости. Поэтому для любых видов грунта, может быть, кроме скальных пород, главной задачей является построение очень мощного дренажа и полноценного опорного пятна. В этом случае попытка просто заменить трехслойный утрамбованный пятачок увеличением размеров основания ни к чему хорошему не приведет. На какое-то время опора столбчатого фундамента будет вести себя достаточно устойчиво, но из-за подтопления однозначно появится крен. Исключением может быть ситуация, когда опорные столбы фундамента устанавливаются в очень мощном пласте гравийного песка.
