Чтобы определиться с конструкцией фундамента, оптимальной по глубине заложения, площади подошвы, материалу и пр., без полной информации о грунтах основания не обойтись. Диапазон свойств грунтов огромен. Или эти свойства позволяют существенно сэкономить на фундаменте, как в случае скальных грунтов в основании, или совсем наоборот – затраты на нулевой цикл составят до 50% всей стоимости постройки, и это не включая водоотвод, а земляные работы придется проводить в глобальных масштабах. Ведь иногда нужно строиться на этом именно участке, и весь приоритет в этом. Факторов много. в частности, торфяные и суглинистые грунты, которые могут преподнести неприятный сюрприз в виде плывуна, отличаются плодородием. А на скале вырастить сад и огород вряд ли удастся.
Изучать свои грунты приходится, чтобы рассчитать, на какую глубину закладывать фундамент. Без уверенности в несущих способностях грунта нет смысла гадать о необходимой площади опирания на грунт. Причем вариант просто построить очень большой и мощный фундамент далеко не всегда выход, а может оказаться и провальной идеей, и не только с точки зрения финансов. Пример: глубокий ленточный фундамент под легкий каркасный или деревянный дом на пучинистом грунте. Силы морозного пучения действуют по нормали – под подошвой, и по касательным – на боковые поверхности фундамента. И чем больше площадь этих поверхностей, тем сильнее будут выталкивать легкий дом замерзшие глины и суглинки. Подвижки на десятки сантиметров зимой не редкость, а сила выталкивания у глин доходит до 200 Мпа (или более 3 тн/см2). Дом весит мало, и компенсация подъемной силы грунта увеличением веса фундамента обойдется слишком дорого. Заливать ленты метровой ширины ниже глубины промерзания, чтобы справиться с пучинами – это под маленький дом 12*12 м будет под 75 м3 бетона! Не выход. Правильней будет заложить ленту на дренирующей отсыпке из крупного песка и щебня, по периметру дома сделать теплую отмостку и обеспечить пристенный дренаж. Для этого понадобиться бетона и арматуры в 8-9 раз меньше, несущая способность будет обеспечена, а затраты снизятся во много раз.
Правильное решение – решать водоотвод при высокой грунтовой воде или сезонных верховодках, и выбирать тип фундамента исходя именно из свойств грунтов. А архитектуру и все нагрузки от дома, ветра, снега и пр. необходимо учитывать именно для выбранной конструкции фундамента, то есть решать комплексную задачку, основными условиями которой являются свойства грунтов участка.
Типы грунтов и их свойства. Почвы и насыпные грунты
Верхний слой на участке, как правило почвенный (если не проводилась отсыпка или закрепление грунтов). Почвой называют поверхностные слои дисперсных грунтов, образовавшиеся под влиянием биогенных факторов и атмосферных условий данного климата. На почву фундаменты опирать противопоказано. Верхний плодородный растительный слой срезают до плотных слоев грунта, на глубину примерно 15 – 35 см, даже для такого типа фундаментов, как завинчивающиеся винтовые сваи. В почве обычно присутствует гумус, имеющий кислую реакцию. Кислоты и биосфера почв агрессивны к бетону, и даже при отличной гидроизоляции подошвы будут оставаться фактором риска. Кроме того, почвенный слой следует срезать и из соображений экологии, он пригодится для благоустройства и озеленения участка.
Насыпные, или искусственные, или техногенные грунты
Не имеется в виду высокая отсыпка для строительства, например, на торфяниках. Речь идет именно об имеющихся на участке техногенных отложениях. Их свойства, как правило, не имеют ничего общего со свойствами «родных» естественных грунтов участка.
Насыпные грунты имеют одно общее свойство – они очень неоднородны. Чтобы решить, можно ли опирать на них фундамент, нужны серьезные исследования. Насыпные грунты могут образоваться в результате перемещения почв или на местах очень старых построек. В таком случае, если за долгие годы основание прошло весь процесс самоуплотнения, спрессовалось и достигло наибольшей несущей способности, такое основание может быть надежным и для нового фундамента. Если насыпной грунт состоит из песков, смешанных с щебенкой или гравием, и любыми включениями обломочных и скальных грунтов, кроме древесной щепы и бытового мусора, и этот грунт самоуплотнялся не менее трех лет, то он может обеспечит основание под фундамент, и специальные меры по закреплению не нужны. Но если этот грунт очень неоднородный, и процесс самоуплотнения занимал меньшее время, то предсказать, как поведет себя этот грунт при нагружении, невозможно.
На «рукотворных» грунтах строят и городские дома, и частные. Строители освоили методы уплотнения рыхлых и слабых грунтов свалок, для чего пришлось изучить из свойства. Эти свойства зависят от состава, и самые слабые – это органика, проще говоря, помойки. На таких «грунтах» строить, конечно невозможно, в том числе и по техническим причинам. Сжимаемость у этих отвалов мала, и самоуплотняются они по 30-50 лет. Насыпи из строительного мусора, шлака, шахтные отвалы могут иметь разные свойства в зависимости от того, каким образом из укладывали, и сколько времени прошло с момента формирования отвала.
Строительные отвалы – дело другое, уплотняются они от 7 до 20 лет, если не содержат много органики. Когда разрабатывают карьеры, такие отвалы образуются тысячами кубов. Если в их составе – песок, то такие толщи могут уплотниться полностью за год или три, если больше суглинков и глины, то слеживаются эти толщи дольше – до 5-10 лет, а потом на них можно строиться.
Грунты, отсыпанные менее трех лет назад, нужно укреплять. Способы - проливка водой с втрамбовкой крупного щебня, а затем расклинцовка верхнего слоя щебнем мелких фракций. Проливка может применяться и битумная, в слой щебня. Методы повышения несущих способностей грунтов разработаны и применяются в частном строительстве. Проливку, битумизацию и механическое закрепление можно делать и своими руками на участке, но электрохимические, термические методы, цементацию, силикатизацию и инъецирование и т.п. выполняют специализированные организации. Эти методы могут оказаться очень дорогостоящими.
Для строительства на насыпных грунтах так же, как и для естественного основания, важен водоотвод с участка и дренаж фундамента. снизить уровень грунтовых вод – значит предотвратить или значительно снизить пучение. Насыпные грунты требуют серьезного подхода и анализа. Наиболее частый вариант – создание дренирующей и амортизирующей подсыпки из щебня, песка или ПГС. Насыпной грунт может прекрасно подойти для устройства ленточного фундамента, винтовых свай. Плитные фундаменты, в частности УШП на неоднородных насыпных грунтах возможны, но требуют расчета и исследований.
