Дом на склоне – реальность, поскольку освоение земель под индивидуальное домостроение набирает размах. Равнин и мягких спокойных рельефов на всех не хватит, но когда геодезические и геоморфологические факторы останавливали строителей? Дома на уклонах, средних и высоких – строить такой дом непросто. И вместе с тем – ситуацию «дома на склоне» нельзя назвать тяжелой; напротив – современные строительные технологии и возможности гидрогеологических изысканий, новые стройматериалы для оснований и т. далее, все это дает возможность обустроить фундамент и дом на уклоне. Прочный, надежный и удобный дом, и при этом – архитектурный облик дома на склоне всегда неповторим.
Влияние рельефа участка на выбор типа и конструкции фундамента, а также стройматериалов и технологии не так уж значительно. А вот расположение и мощность пластов грунта и характер распространения грунтовых вод – имеют решающее значение. А также высота и сезонные колебания УГВ (уровень грунтовых вод) и ГПГ (глубина промерзания грунта). При снижении несущей способности основания материалы и технические решения направлены на уменьшение общего веса дома. Иногда рельеф повторяет расположение слоев осадочных пород, но далеко не всегда. Гидро- и геологические изыскания на участке во сложным крутым рельефом не менее необходимы, чем геодезическая съемка. Пробы грунта берут на глубине от трех до пяти метров при плюсовых температурах; определяют наибольшую высоту подъема грунтовых вод. При геодезическом планировании комплексно решают и водоотвод: сток верховодки и грунтовой воды, мигрирующей в верхнем почвенном слое.
Фундамент на склоне
Фундамент для дома на уклоне подбирают, решая задачи устойчивости и прочности. Особого внимания требуют несколько факторов:
- Недостаточно мощный пласт грунта в опорной плоскости;
- Разные участки фундамента могут попасть на зоны со значительными отличиями по несущей способности;
- Возможный подмыв фундамента, послойное скольжение и продавливание слабых пластов грунта.
Самый популярный вид фундамента – ленточный: при средних и малых уклонах рельефа лента вполне практична. При проектировании фундамента дома на уклоне, как и для любого другого фундамента, обеспечивают жесткость и прочность основания с учетом особенностей несущего слоя грунта, возможности морозного пучения и подвижек. Для строительства фундамента крутизна уклона определяется не в абсолютном значении, а по отношению к заглублению бетонных опор.
Самый сложный вариант уклона – крутой уклон, когда значение разности высот фундаментной ленты в полтора раза выше, чем значение эффективного заглубления. При этом единая опорная плоскость для дома потребует нереальных средств, включая глобальные земляные работы и увеличение расхода бетона в два раза и больше. Вариант крутого уклона под домом – это устройство террас, или свайно-ростверковое основание. Возможен и фундамент в виде плавающей плиты, но заглубленного вида, с надстройкой цокольного этажа переменной высоты.
При среднем уклоне (разность высот крайних точек ленты равно значению эффективного заглубления или превышает его не больше, чем на 50%), возможны два варианта – планировка под ленточный фундамент или сваи. Средний уклон позволяет устроить основание в одной плоскости, но рациональным такое решение будет только для небольшого дома. Если такой фундамент устраивать под уклон на длину восемь – десять и более метров, то расход бетона для нормативного заглубления и высоты ленты составит более 50-70% стоимости всех материалов. Поэтому поступают практичнее: планируют территорию под дом. Масштабная планировка возможна при достаточной мощности слоя плотной несущей породы в основании участка. Если это не так, или имеются сложные гидрогеологические условия, то выбирают не ленту, а сваи или плавающий фундамент.
Если уклон мал (перепад высоты рельефа на участке контура фундамента не больше, чем заглубление ленты в самом низком ее участке), то вполне возможен не затратный (сравнительно) мелкозаглубленный ленточный фундамент. Такое основание возможно при тщательной планировке всех траншей в единой плоскости по дну, тщательной подготовкой под фундаментную ленту и обустройством широкой утепленной отмостки с водоотводом. Всю прилегающую к дому территорию по низу рельефа формируют плодородным почвенным грунтом, забранным из среднего участка под фундаментом. Верхнюю часть рельефа под домом решают в зависимости от климата местности – количества снега зимой. В любом случае почва под фундаментом срезается на высоту до 30 см.
Если плотный слой грунта в основании имеет достаточную толщину и несущую способность, и при этом можно разместить на проекции этого участка на горизонталь все опорные фундаментные плоскости, устраивают каскадные ленточные фундаменты. Чем больше ступенек в каскаде, тем меньше потребуется бетона. Но при этом усложняются земляные и бетонные работы. Упрощение каскада (минимум ступенек) дает значительное повышение расхода материалов (бетон, арматура), но более простой каскад и работает эффективнее.
Технология земляных работ при устройстве каскадной ленты имеет особенности. Отрывку первой траншеи ведут с самой низкой отметки размеченного участка под фундамент. Ориентируются на проектный перепад высот и глубины заложения всех ступеней каскада, и часто корректируют работу по реальному положению грунтовых пластов. При продвижении к высоким участкам рельефа дно земляных выработок планируется в одной плоскости, а высота стенок траншей соответственно увеличивается. В момент, когда эта высота превышает расчетную на 35-40см, в выработке устанавливают следующий горизонт, выше предыдущего – и далее по этой отметке производится планировка дна выработки. В самой высокой точке рельефа отметка горизонта планируется таким образом, чтобы фундамент можно было заглубить ниже планируемой глубины примерно на 20%.
Работа каскадных фундаментных лент осложнена факторами риска: на каждом участке и ступени возможно увеличение или уменьшение выталкивающих касательных сил, возникающих в пучинистых грунтах. Эти силы будут различны по величине и вследствие этого нагрузка на ленту будет еще более неоднородной. Кроме того, влияет на несущую способность основания и реальная толщина слоя плотного грунта в опорных зонах. Чтобы минимизировать неоднородность нагрузки на фундамент, принимают меры:
- Уширение траншей в опорном уровне до 30%;
- Подготовка под ленту из цементно-песчаной смеси (на 10 частей песка одна часть цемента);
- Сечение ленты принимается с уширением в опорной части;
- Обратная засыпка пазух – только непучинистыми грунтами. Желательно устройство вертикальной рулонной или мембранной гидрозоляции, чтобы предотвратить налипание и смерзание грунта и тем самым минимизировать касательные выталкивающие усилия на боковые поверхности ленты.
Ленточный фундамент выбирают, если в основании участка имеются достаточно мощные пласты плотной породы. Если слои несущего грунта недостаточны, то придется заглублять ленту, а это крайне затратно и нерационально. Свайные фундаменты с ростверковой обвязкой в случае сложных и слабых грунтов возможны и технологически, и с точки зрения экономии. Можно опереть сваи-стойки или сваи с уширением по технологии ТИСЭ на расположенные ниже каменистые слои, мергель, известняк – по данным геологии и расчету. При этом удобно, что рельеф и уклон участка можно не учитывать, все «упирается» в реальное расположение слоев грунта под фундаментом. Но при отсутствии на разумной глубине разработок каменистых слоев или другого достаточного по несущей способности грунта проектируют висячие сваи, которые будут работать за счет трения.
Свайно-ростверковую технологию применяют на тех участках, где в верхних слоях попросту нет достаточно плотных пластов, либо требуется слишком большое заглубление фундамента, что невыгодно экономически. Сваи же позволяют при сопоставимых затратах опереться на каменистый слой мергеля или даже известняка, вообще не учитывая рельеф поверхности и наклон участка. Если на разумных для разработки глубинах нет каменистых или хотя бы плотных слоёв грунта, сваи работают по иному принципу, воспринимая нагрузку за счёт сил бокового трения об уплотнённый слой глины.
Виды свайных оснований для фундаментов на уклонах:
- Буронабивные сваи. Затраты по материалу и трудовым ресурсам, требуется спецтехника. Плюсы – надежность, возможность строить не только одноэтажные, но и двухэтажные каменные дома, универсальность.
- Сваи для грунтовых условий с верховодкой, размывом и ослаблением верхних слоев грунтовой водой можно выполнить из бетона с арматурным каркасом, а заложение принимают по глубине расположения плотной глины. Мелкозаглубленными считают сваи до 2,5 м, в этом случае достаточно применить легкую бурильную машину на базе автокрана, а бетонирование можно выполнить своими руками.
- Сваи ТИСЭ позволяют устроить фундамент при наличии плотного слоя на глубине до 2,5-3 м, при этом бурят скважины специальным ручным буром. Уширение в виде пятки, или шляпки гвоздя не позволит силам морозного пучения вытолкнуть сваю, усиливает опорные части.
- Винтовые сваи широко применяются для домов на склонах, имеют плюсы в скорости работ. Но при этом забирка, или обустройство цоколя, требует затрат.
Если необходим цокольный этаж, а грунты сложные, выбирают плавающую плиту с глубиной заложения по самому низкому участку рельефа под домом. Этот фундамент сложный и затратный, и требует дополнительных ребер жесткости в поперечном направлении (относительно уклона) – для усиления трения о несущий грунтовый слой. Этим предотвращают послойное скольжение плиты. Другой вариант – не ребра, а короткие сваи-анкера (сечение монолитной сваи – прямоугольник). Плюс плитного варианта – возможен освещенный теплый цокольный этаж.