Крепкий дом на слабом грунте

Фундамент, на который опирается дом, должен прочно стоять на земле. Но по различным причинам она не всегда может выдержать вес дома. Хороший участок для строительства должен иметь надежные грунты. Можно возвести дом и при сложных гидрогеологических условиях, но, как правило, это обходится дороже. При слабой несущей способности грунтов могут потребоваться объемные глубокие фундаменты, начиненные арматурой, уплотнение и подсыпка грунта в основание дома, осушение территории и др. Необходимость этих мероприятий определяет только конструктор, участие которого в проектировании дома обязательно. Однако до приобретения участка, пока не сделано его гидрогеологическое обследование, грунтовые условия определить сложно.

Если надел расположен в населенном пункте, то ориентировочную информацию можно узнать у соседей или в геологических архивах. Между тем, все чаще под новую застройку выделяют неудобные для строительства участки, территории с неизвестными характеристиками грунтов, привлекательные невысокой стоимостью. Выбирая такой надел, следует быть особенно осторожным, узнать, не возникли ли участки в результате засыпки свалки, болота и т. п. Необходимо проконсультироваться со специалистом-геологом, который прояснит «репутацию» района строительства и подскажет, какие мероприятия могут потребоваться. И не исключено, что их стоимость превысит сумму экономии от покупки дешевого участка. Желательно сделать пред-проектные проработки, чтобы выбрать наиболее экономное решение. При этом чем легче дом, тем меньше будут затраты.

Ненадежные основания
Суглинки и супеси, а также глины могут быть надежными в сухом состоянии, но могут снижать сопротивляемость при увлажнении, вспучиваться при промерзании. Глинистый грунт - самый сложный для строительства: он впитывает воду, приобретает текучесть, размывается, сильно сжимается. Грунты, склонные к деформациям, называют просадочными. В зависимости от типа деформаций выделяют:
- просадки I типа - для них характерно уплотнение грунта под воздействием внешних нагрузок. Грунт может служить опорой для основания, хотя необходимо его укрепление или усиление фундамента;
- просадки II типа - деформируются даже от собственного веса. Как правило, такие грунты основанием служить не могут.

Подработки, карсты - геологические условия, при которых в толще грунтов есть пустоты, возникшие вследствие деятельности человека (шахты, катакомбы при добыче полезных ископаемых) или воды (карсты). На таких грунтах существует опасность образования неожиданных провалов и горизонтальных сдвигов, причем на большой площади. Данные о наличии подработок и карстов на территориях сохраняются в геологических архивах, они больше распространены на юге и востоке Украины.
Торфяники - залежи грунтов органического происхождения с влажностью и пористостью в десятки раз большей, чем у минеральных грунтов. Нередко на этих территориях уровень грунтовых вод близок к поверхности. Торфяники не обладают достаточной сопротивляемостью и возможность строительства на них зависит от глубины залегания материковых грунтов. Встречаются на севере Украины.

Оползнеопасные территории - крайне нежелательное для строительства геологическое явление. Они возникают при крутизне склона более 15°, присутствии глин в составе грунта, действии поверхностных и грунтовых вод, нагрузке на склон, подрезке нижней части склона и др. Оползни охватывают целые зоны и расширяются, если не проводить мероприятий по укреплению склона. Они характерны для горных районов (Карпаты. Крым), для территорий вдоль рек, холмистых местностей. Насыпные и неоднородные грунты имеют неравномерную сжимаемость или включения разных состава и плотности (торфа, масс органического происхождения, разжиженных мелкозернистых грунтов - плывунов). При строительстве на них возникают неравномерные просадки грунта. Такие основания могут иметь искусственное происхождение (например на засыпанных свалках и оврагах) или естественное (плывуны).

Требования к проекту
При строительстве в любых сложных геологических условиях -на просадочных, подработанных, неоднородных грунтах, в районах оползней и др. - для здания существуют одинаковые угрозы: потеря опоры под частью фундамента и опускание фрагментов несущих конструкций. Чтобы дом не разрушился, при проектировании соблюдают ряд правил. Здание должно иметь простую форму. Не стоит делать эркеры, лишние выступы и углы. Приветствуется симметричность строения. Желательно облегчать дом - применять каркасные и деревянные конструкции, а из каменных материалов для стен лучше выбрать газобетон или керамоблоки вместо тяжелого кирпича. Не стоит повышать без необходимости этажность здания. Конструкции дома могут быть решены в жесткой или податливой схеме (или в их комбинации). В первом случае конструкции строения жестко соединены и не будут сдвигаться относительно друг друга при неравномерной просадке, во втором учитывается возможность их сдвига для перераспределения усилий. Решение о выборе того или иного варианта должен принимать специалист.

При жесткой схеме, которая подойдет для зданий из каменных конструкций и обеспечит нерушимость при частичной потере опоры, предусматривают:
- разделение строения на независимые части деформационными швами (например отделение веранды или гаража от основного дома);
- устройство в стенах железобетонных поэтажных поясов;
- прочное соединение между собой элементов перекрытий для создания жестких горизонтальных дисков;
- устройство фундаментов в виде сплошных плит, перекрестных балок.

При податливой схеме, которая больше подойдет для зданий с каркасными и деревянными стенами и обеспечит приспособление конструкций к деформациям, рекомендуется:
- введение податливых связей (например шарнирных, при помощи металлических стержней и т. п.) между элементами несущих и ограждающих конструкций;
- снижение жесткости несущих конструкций (например возможность их изгиба);
- введение гибких вставок и компенсационных устройств;
- увеличение зазоров между соседними конструкциями.

Просадки: методы нейтрализации
При строительстве на просадочных грунтах, кроме мероприятий по предотвращению замачивания основания под фундаментом, требуется учет их пониженной сопротивляемости. При просадках I типа прежде всего приспосабливают фундамент к сложным условиям строительства:
- Подбирают площадь подошвы основания, обеспечивающую допустимую нагрузку на грунт. Фундамент может быть столбчатым или ленточным, однако наиболее эффективен плитный фундамент. Он имеет большую площадь опирания, ограничивает замокание фунта под плитой от поверхностных вод, а при локальных просадках исключает неравномерную осадку здания (нагрузка перераспределяется на другие участки плиты). Плита может быть заглубленной или расположенной на поверхности. В последнем случае плитный фундамент будет экономичнее ленточного.
- Используют свайный фундамент, опирая его на материк. Такое основание лучше применять при большой вероятности замокания фундамента. Сваи экономичны, если несущая способность грунтов невысока и материк залегает на глубине до 5 м. При большой глубине опирания стоимость свайного фундамента может в несколько раз превышать стоимость ленточного или плитного.

Если достаточное расширение подошвы основания невозможно, а материк залегает слишком глубоко, то сопротивляемость грунта увеличивают одним из следующих способов:
- уплотнением трамбовкой или вибраторами одновременно с замачиванием. Этот способ применяют, как правило, и при небольшой толще просадочных грунтов (3-4,5 м). Уплотняют грунт укатыванием катками, тяжелыми трамбовками (сбрасыванием с высоты железобетонного диска). Стоимость этих работ зависит прежде всего от использованных механизмов;
- подсыпкой подушек из непросадочных грунтов (песка и др.) Подсыпку выполняют, если трамбовка не дала нужных результатов, располагая подушку поверх утрамбованных грунтов или полностью их заменяя. Уложенный грунт также утрамбовывают. Толщина фунтовой подушки, определяемая расчетом, может составлять 1,5-5 м и от нее зависит стоимость работ.

При просадках II типа невозможно усилить грунт и опреть на него фундамент. Надежность строительства обеспечит:
- полное устранение под зданием просадочных грунтов и замена их грунтовой подушкой;
- заглубление фундамента ниже уровня просадочных грунтов (при большой глубине - путем использования свай).

Наиболее экономичные и эффективные мероприятия должен предложить конструктор исхода из показателей сопротивляемости и состава грунта на участке, глубины залегания материка, веса здания и др. При просадках I типа выгодное решение, как правило, находится, просадки II типа могут потребовать дорогостоящих работ и на таких участках лучше не затевать строительство вовсе.

Подработки: исследованные и узаконенные
Строительство на подработанных территориях, в зонах размещения засыпанных шахт или катакомб строго регламентируется. Предназначение участков «для жилой застройки» должно быть узаконено только после получения горногеологического обоснования. Его выполняют на весь район, где планируется новое строительство, чтобы получить прогноз поведения грунтов. В соответствии с нормативами, «строительство зданий и сооружений на подрабатываемых территориях, где по прогнозу возможно образование провалов, а также на участках, где возможно оползнеобразование, не допускается». Если исследований не было, но известно о подработках, следует придерживаться принципов проектирования зданий в сложных геологических условиях. Такие же правила соблюдают при строительстве в районах распространения карстов, в геологическом разрезе которых присутствуют растворимые горные породы (известняки, доломиты, мел, гипсы и т. п.) При их размывании на глубине появляются карстовые полости и трещины, из-за которых на поверхности земли внезапно возникают провалы, иногда способные поглотить целые поселки. Сочетание карстов и подработок повышает риск.

Торфяники: опора на материк
Все чаще для строительства предлагают участки, расположенные на торфяниках, на которых ранее не строили. На болотах строить нельзя, но и после их осушения торф не в состоянии нести нагрузку - даже плитный фундамент на нем будет проседать. Надежный дом должен опираться только на материк, залегающий под слоем торфа. Если глубина торфяника составляет до 2 м и нижележащие слои имеют достаточную несущую способность, можно полностью вынуть торф под фундаментами дома. При этом потребуется тщательная гидроизоляция оснований по всей их площади. Более надежным решением, подходящим даже при глубине слоя торфа 5 м и более, является использование свай. Самые эффективные из них - винтовые сваи, которые можно выполнить даже в воде. Они представляют собой стальные трубы с антикоррозийным покрытием, заостренным концом и лопастями у основания, которые закручивают в землю наподобие винта и заглубляют в прочное основание на 0,7-1 м. Внутрь трубы заливают бетон, верхнюю часть свай соединяют железобетонным ростверком, деревянной или металлической обвязкой.

Фундамент на винтовых сваях устойчив к выдергивающим нагрузкам (не боится сил морозного пучения), быстро возводится (3-7 дней в зависимости от размера дома), не требует проведения земляных работ, заливки больших объемов бетона, гидроизоляции. Однако он больше подходит для домов из легких материалов (деревянных, каркасных), хотя допустим и для строений из газобетона. Винтовые сваи можно также использовать на просадках, получая фундамент на 35-40 % дешевле ленточного и не требующий укрепления грунтов.

Оползни: лучше не строить
На территориях, где прогнозируются оползни, строить нельзя. Приобретая участок на склоне, следует предварительно выяснить у геологических служб его оползнеопасность и при неблагоприятных прогнозах отказаться от покупки. Также осторожно нужно отнестись к наделам, выходящим на кромку склона: развивающийся оползень может постепенно уменьшить их площадь и подобраться к дому, даже расположенному в удалении от обрыва. Если склон разрешено застраивать, то противооползневые мероприятия все равно требуются по нормативам, поскольку застройка может нарушить устойчивость грунта. Их выбирают в зависимости от конкретных условий в соответствии со специально разработанным проектом. Среди прочего, проект может включать устройство подпорных стенок (которые можно совмещать с ограждающими конструкциями здания), озеленение, террасирование, регулирование поверхностных стоков, дренаж и др. Фундаменты дома могут служить удерживающими противооползневыми сооружениями (для этого их выполняют в виде пространственных конструкций) или же быть обтекаемыми (в виде свай, заделанных в устойчивый грунт). Конструкцию здания выполняют по жесткой схеме. Участок, расположенный на обрыве над склоном, важно не перегружать сооружениями и позаботится об организованном отводе с него воды. Проекты дома и противооползневых мероприятий должны пройти экспертизу. Строительство на склонах является одним из самых затратных.

Дренаж - обязателен!
Недостатки сопротивляемости грунтов проявляются при их увлажнении (высоком уровне грунтовых вод, в низинах рельефа, при поступлении воды в грунт во время дождей или протечек систем водоснабжения и канализации). Поэтому при строительстве на просадочных грунтах одно из нормативных требований -предотвращение попадания воды в основание здания. Для этого дом ставят в самом высоком месте надела, отмостку делают шириной не менее 2 м, дождевую воду (в том числе с крыши) уводят в ливневую канализацию. При высоком уровне грунтовых вод необходим глубинный дренаж участка. Для его устройства дренажные каналы (дрены) прокладывают ниже уровня закладки фундамента. Их располагают по периметру здания (на расстоянии отмостки) с уклоном, направленным от дома в пониженную часть территории. Траншеи засыпают материалом, который не задерживает влагу, например щебнем. Для более надежного функционирования системы желательно на дне траншей (ниже подошвы фундамента) проложить специальные перфорированные трубы (диаметром 5-20 см), которые будут собирать и отводить воду. Полезно защитить их от засорения геотекстилем.

При невысоком уровне грунтовых вод устраивают линейный водоотвод и поверхностный дренаж, предназначенные для быстрого отвода с участка дождевой и талой воды. В первом случае вокруг здания и вдоль дорожек прокладывают неглубокие лотки, по которым вода стекает в дренажные колодцы, расположенные в стороне от дома. Лотки могут быть открытыми и закрытыми решетками. При устройстве поверхностного дренажа по участку прокладывают сеть каналов глубиной до 20 см, прикрытых щебнем и соединенных с более глубокой дренажной канавой. Понизить уровень грунтовых вод помогут также вырытый в самом низком месте надела пруд или траншеи (шириной 0,5 м) по периметру территории. Защите от протечек сетей водопровода и канализации (качеству труб, соединений и их изоляции от грунта) требуется уделить серьезное внимание. Не рекомендуется устраивать автономную очистную систему, которая распределяет очищенные стоки по участку (если нет возможности сбрасывать их значительно ниже дома).