Немного теории. Как известно, садовые участки для шестисоточников в былые времена выделяли на неудобьях: в отработанных карьерах, в поймах рек или на бывших болотах. И если в первых случаях грунты для строительства фундаментов в общем-то предсказуемы (ибо их физические свойства известны), то на бывших болотах — сплошная загадка. Мои «шесть соток» тоже расположены на бывшем болоте. Так что я — один из тех тысяч садоводов, для которых проблемы плохих грунтов вполне конкретны.
Участок вместе с домом я приобрел в январе 1980 года. Под каркаснощитовым неутепленным строением был оборудован ленточный железобетонный фундамент шириной 30 см и глубиной заложения 35...40 см. Забетонирован он был вместе с цоколем высотой 40 см. Другими словами, фундамент представлял собой мощную железобетонную раму, подобную той, что обычно делают под многоэтажные капитальные дома. Внутренняя же стена (рис. 1.), которая, кстати, — несущая, как и обе наружные, стояла на кирпичных столбиках сечением 38x38 см стой же глубиной заложения, что и лента—40 см. А балки перекрытия опирались на кирпичные столбики сечением 25x25 см.
Первой же весной мой дом заметно наклонился в сторону юга. Так что проблему весеннего перекоса строения, в результате которого двери то не открываются, то не закрываются, я знаю не понаслышке. Кирпичные же столбы оказались перекошенными, наполовину разрушенными, отчего внутренняя стена начала садиться, трескаться, а полы прогибаться и ходить ходуном. Так что слова: <<По дому стало страшно ходить, все скрипит, прогибается», — как о моей дачке того времени сказаны.
Я сразу понял, что виновниками всех этих «шалостей» являются вспучивающиеся грунты бывшего болота, на которых был построен дом. Как профессиональный строитель постарался разобраться в этой проблеме, для чего мне пришлось изучить многочисленную литературу о грунтах: их видах, структуре, физических свойствах, несущих способностях. Но даже в таком солидном труде, как «Механика фунтов» члена корреспондента РАН А. А. Бартоломея, я не нашел ничего, связанного со строительством ф
ундаментов для легких построек с учетом специфики грунтов бывших болот.
В Московском ордена Ленина институте инженеров железнодорожного транспорта (МИИТе), который я в свое время окончил, механику грунтов (как, впрочем, и другие науки) изучали серьезно. Поэтому теоретически мне было известно, что грунты, подстилающие болота, произошли от ледниковых морен, растаявших миллионы лет назад. Отличаются они, как пишет профессор П. П. Смиренкин, <<... большой пестротой сложения в вертикальном и горизонтальном направлениях». Иными словами, представляют собой хаотическое смешение обводненных слоев с включением друг в друга разных грунтов в самых разных плоскостях. Причем преобладают в них глинистые грунты с различными значениями коэффициента пористости. Именно этот коэффициент влияет на степень влажности глинистых грунтов, от которой в свою очередь зависит их несущая способность, и, что очень важно, степень вспучивания при замерзании.
Из-за такой разнопородности насыщенных водой грунтов с гуляющей у поверхности верховодкой невозможно определить сопротивление грунта для расчета основания фундамента. И дело даже не в том, что обычно оно ниже минимального, указанного в различных справочниках расчетного сопротивления (несущей способ
ности) грунта Rpac4 = 1,0 кг/ см2. Проблема в том, что в разных местах одной и той же стройплощадки несущая способность грунтов может быть разной. Именно поэтому столбы тонут под одной стороной дома быстрее, чем под другой.
Проанализировав добытые сведения, я понял, почему в технической литературе, посвященной грунтам, ничего не говорится о так называемых болотистых грунтах, имеющих минимальную несущую способность RpaC4=1,0...1,5 кг/см2. На таких грунтах фундаменты под капитальные сооружения не строят. Не выгодно. Проще пройти эти грунты до коренных пород и делать фундаменты либо на сваях, либо непосредственно на коренных грунтах. В последнем случае разрабатывают котлован с водопонижением иглофильтрами по контуру котлована и круглосуточно откачивают воду до конца строительства фундаментов.
В свое время мне как управляющему трестом «Олимпиада80» приходилось иметь дело с таким методом строительства фундаментов при возведении олимпийского объекта — Прессцентра на Зубовском бульваре. Такое водопонижение наш трест применил и при возведении фундамента под здание НПО «Энергия» в районе Волгоградского проспекта. В средней полосе европейской части России этот метод строительства фундаментов вообще применяется довольно часто. Он очень удобный — фундамент закладывают, как посуху.
Естественно, под фундаменты садовых построек на грунтах бывших болот никто сваи не забивает. А делать водопонижение в таких ситуациях более чем невыгодно. Поэтому фундаменты на болотах в большинстве случае делают как на обычных грунтах. Казалось бы, а почему это неправильно? Ведь если заглубить подошвы фундаментов ниже глубины промерзания, сделать их побольше, чтобы давление на грунт было минимальным (скажем, 0,4...0,6 кг/см2), то это будет сопоставимо с «привычной» нагрузкой от вышележащего в естественных условиях грунта.
К сожалению, не все так просто. Разнопородность болотистых, насыщенных водой грунтов с преобладанием глиняных включений, имеющих к тому же различные коэффициенты пористости, является причиной непредсказуемо разной активности вспучивания этих грунтов при замерзании в пределах одной стройплощадки. У меня, например, мерзлота неравномерно вспучивает вкопанные столбы садовой скамейки, отчего она постоянно перекашивается.
Ну и что, скажете вы? Ведь под фундаментами же глина не замерзает, не вспучивается, а выше — пускай. К сожалению, она вспучивается, накрепко примерзая к стенкам фундамента, и тащит его за собой. И минимальная нагрузка на фундамент здесь не помеха. Это прежде всего касается столбчатых фундаментов, к которым грунт примерзает со всех четырех сторон, а потому тащит их особенно сильно. Вот почему: «...Каждую весну фундаменты поднимаются из земли, а их кирпичная надземная часть разваливается. Цоколь тоже рассыпается». <<3а зиму одни столбы вылезают и поднимают дом, другие — до долю не доспшют, причем так, что руку просунуть .можно. Сами столбы наклоняются, каждую весну их приходится выправлять». «...Фундамент сильно «гуляет»; замучились его ремонтировать — откапывать сваи и выправлять их с помощью домкрата и лебедки».
Я эти воздействия вспучивающей мерзлоты на фундаменты называю таскательными. К сожалению, ни в одном учебнике и ни в одном справочнике об этих таскательных воздействиях даже не упоминается. А жаль! Сотни тысяч, если не миллионы садоводовогородников, имеющих участки на бывших болотах, делают фундаменты под постройки без учета специфики этих грунтов. И как следствие — лишняя трата сил, нервов и средств, чтобы исправить то, что зачастую исправить уже невозможно.
Таким образом, на грунтах бывших болот нагрузка на фундамент, с одной стороны, должна быть где-то в пределах «привычного» давления на грунт (0,4.. .0,6 кг/см2) — иначе фундамент будет «тонуть». С другой стороны, нагрузка должна быть больше «таскательных» усилий примерзшего к фундаменту вспучивающегося мерзлого грунта — иначе фундаменты будут вылезать. Это два взаимоисключающих друг друга требования. И игнорирование любого из них ведет к тем или иным деформациям постройки в целом. Именно в этом заключается главное отличие «разнопородных», «подболотных» грунтов от других. Следовательно, нагрузки на фундаменты, строящиеся на грунтах бывших болот, должны быть равны, как говорится, «тютелька в тютельку» какой-то требуемой величине. Но какой? К сожалению, определить эту «тютельку» (тем более рассчитать ее) невозможно, ибо в технической литературе о фундаментах и грунтах нет даже упоминания об этой самой «тютельке».
Таким образом изготовление фундаментов для садовых построек на грунтах бывших болот без учета вышеуказанного главного отличия и без принятия специальных конструктивных мер совершенно неприемлемо. Отсутствие же в технической литературе соответствующих рекомендаций считаю очень большим пробелом. Ибо это ставит строителей в очень трудное, а порой и в безвыходное положение. Приведенные выше письма лишь подтверждают это.
В настоящей статье я, руководствуясь собственным опытом строительства на бывшем болоте фундаментов под каркасно-щитовой садовый дом и брусчатую баню, а также из анализа ошибок и находок других садоводов стараюсь хоть в какой-то степени устранить этот пробел. Одновременно с этим прошу специалистов и практиков высказаться по этому вопросу, поправить меня, если мои выводы и предложения покажутся им ошибочными, и добавить, если я чтото упущу.
Итак, получив «в наследство» перекашивающийся весной и осенью садовый дом с развалившимся фундаментом под внутренней стеной, я унаследовал и проблему восстановления постройки. Чтобы не разбирать начинку дома (иначе к фундаментам не подступишься), решил для удобства работ поднять строение на 2,0 м с перспективой в дальнейшем сделать под ним цокольный этаж. Поэтому в первый же год я поставил дом на столбы из асбоцементных труб 0250 мм. Перед тем как ставить эти трубы, просверлил в них сквозные отверстия с шагом 25 см, в которые вставил обрезки арматуры 018...20 мм, с выпуском наружу с двух сторон на 50...60 мм. Трубы залил низкомарочным цементным раствором.
Столбы поставил попарно (рис. 2). В комнатах, в местах их установки, разобрал пол. Поднимал дом при помощи
трех домкратов — это оказалось не слишком сложно. Для этого я использовал те самые выпуски арматуры из асбоцементной трубы, о которых уже говорил. Подняв участок стены до очередного отверстия в трубе, я ставил на выпуски арматуры стальные уголки 50x50 мм полками наружу и стягивал их болтами. Каждый раз, проходя по периметру дома, я поднимал его на 25 см (шаг между отверстиями в асбоцементной трубе). В конце подъема уголки установил на верхние срез.jpg)
ы асбоцементных труб полками внутрь и стянул их теми же болтами. После этого уложил на уголки по две полоски рубероида для изоляции металла от древесины и опустил дом. Для тех, кто захочет поднимать свои постройки тем же способом, дам еще один совет. Совсем необязательно использовать асбоцементные столбы — можно взять и деревянные.
Ввиду того, что столбы я ставил временно, фундаменты под них заглубил всего на 30 см, сделав под ними «подушку» из песка толщиной 40 см для амортизации вспучивания. Однако, как известно, временное — это самое постоянное. Наверное, именно поэтому дом простоял на моих столбах около 10 лет — к тому времени песчаная «подушка» перестала амортизировать вспучивание и мерзлота занялась фундаментом всерьез. (Помните: <Лет десять горя не знали, а потом блоки стали разваливаться».) Вот и у меня столбы из-за неравномерности вспучивания грунта стали заметно наклоняться, грозя положить дом набок. Пришлось срочно делать новые фундаменты с устройством цокольного этажа.
На этот раз фундаменты я решил делать столбчатые глубиной 1,4 м и 0250 мм. Для бурения скважин мне пришлось усовершенствовать покупной садовый бур, который не позволял углубиться далее 1 м. О том, как сделать составной (с удлинителем) бур, я подробно рассказывал в своих книгах [1,2].
Скважины бетонировал по месту. Величину сопротивления грунтов основания RpaC4 взял из расчета 1 кг/см2, то есть минимальное справочное значение для пластичных глин с максимальным коэффициентом пористости и насыщенных водой пылеватых песков. Тогда я еще не знал особенностей строительства фундаментов на грунтах бывших болот.
Однако наблюдая за поведением фундаментов у соседей, а также выкопав два так.называемых разведочных шурфа глубиной более 1 м (на сколько пустила верховодка), я понял, что для определения необходимого количества столбов расчетную величину сопротивления грунта нужно брать с некоторым запасом в сторону уменьшения. Но с каким запасом? Об этом ни в одном справочнике не нашел даже намека. Пришлось действовать методом «тыка». И хотя интуиция, даже подкрепленная инженерными знаниями и опытом, — советчица весьма ненадежная, другого варианта действий в то время у меня, к сожалению, не было. Это был мой первый «тык» при одном, но главном неизвестном — какова фактическая несущая способность грунта? Решил учесть эту неизвестность за счет уменьшения нормативных временных нагрузок, которые обязательно должны приниматься при расчетах. Как показала практика, в сезонных постройках эти нагрузки почти в два раза меньше, чем в капитальных жилых домах, в которых, кстати, они тоже берутся с большим запасом. Когда действуешь методом «тыка», конкретные цифры придают как-то больше уверенности.
В результате подсчета нагрузка для дома в плане 6,3x6,3 м оказалась равной 46 т. Сюда вошли 12,6 т временных нагрузок (из расчета 150 кг/м2 — для жилых помещений и 75 кг/м2 — для чердачного перекрытия) и 3,9 т снеговой нагрузки (из расчета 100 кг/м2 проекции покрытия дома).
Исходя из суммарной нагрузки я подсчитал необходимое количество столбчатых фундаментов. При площади основания, равной 500 см2, несущая способность одного столбчатого фундамента составила 0,5 т. Отсюда — 46:0,5=92 столба. Конструктивно взял 96 шт.
Учитывая, что как минимум шестью тоннами временных нагрузок можно пренебречь (в том числе и снеговой, особенно если крыша крутая), то расчетную нагрузку от дома решил принять за 40 т. А значит и нагрузка на один столбчатый фундамент уже составляет 0,42 т или 83% от первоначально принятой. Я посчитал, что этих 17% запаса должно хватить, чтобы перекрыть разницу между Rpac4 и неизвестным факт.
Посчитать-то посчитал, но оказалось, что в отдельных местах фактическое сопротивление грунтов под домом оказалось значительно меньше расчетного, даже взятого с запасом. К сожалению, интуитивный «тык» вышел мне в какой-то степени «боком», поскольку я не подкрепил его инженерными расчетами ввиду отсутствия данных для таковых.
Из 96 столбчатых фундаментов 15 шт. начали понемногу тонуть. Теперь у меня проблема — как их «вылечить»? Причем два места, что под домом, «лечить» несложно: поддомкрачу, подведу дополнительные фундаменты — и все будет в порядке. А вот с фундаментами под кирпичными стенами дело сложнее: не исключено, что придется их разбирать. А такое «лечение» — дорогостоящее и весьма трудозатратное. Впрочем, вначале попробую обойтись без разборки: поставлю дополнительные столбчатые «грибообразные» фундаменты и уложу на них под рандбалками железобетонные перемычки (рис. 3). Об этом методе «лечения» фундаментов я еще расскажу более подробно.
Значительно сложнее «лечить» фундаменты под крыльцом (фото 1) и под тетивами лестницы — и те, и другие из-за малой нагрузки на них подвергаются «таскательным» усилиям вспучивающегося грунта очень интенсивно. Особенно «взъярилась» мерзлота в очень морозную, необычную для Подмосковья зиму 20052006 гг. Как буду действовать — еще не решил, но дверь придется переставлять (фото 2). Придется както понижать кирпичные стенки под крыльцом, а под тетивами (от этого никуда не денешься) нужно будет срубать верхушки фундаментов, которые поднялись уже на высоту ступени. Как все это делать — тоже пока еще не придумал.
Анализируя свой первый «тык», я пришел к выводу, что на грунтах бывших болот Rpacn следует брать не более 0,6 кг/см2. Это в какой-то степени соизмеримо с привычным давлением, которое испытывает от верхних слоев лежащий на глубине грунт. Из этого я и исходил при строительстве бани, приняв для расчета необходимого количества столбчатых фундаментов RpaC4 = 0,6 кг/см2. Это был мой второй «тык». Но уже не столько интуитивный, сколько логический, вытекающий из первого опыта.
Однако с такой соизмеримой с привычным давлением на грунт нагрузкой вспучивающиеся грунты будут «таскать» столбчатые фундаменты, как говорится, за милую душу. А значит, их нижняя часть должна удерживаться тем же грунтом. Но каким образом?
И тут я вспомнил, как наши предки ставили стойки для оград на болотистых грунтах. Они выкорчевывали небольшие деревца, обрубали длинные корни (получался этакий ком из корней), затем обрубали верхушку. Такой столбик сушили, а потом закапывали в землю комом корней ниже глубины промерзании (рис. 4). Кстати, садоводы лесных районов, в которых много подлежащих санитарной рубке густых подлесков, вполне могут применить такой способ и сегодня.
Комы из корней как бы «якорили» столбы в грунте, препятствовали их вытаскиванию из земли. Я решил делать под баней столбчатые фундаменты из асбоцементных труб с «комом», то есть с уширением внизу в виде шляпки гриба (рис. 5), которое строители называют башмаком.
Известно, что усилия от вспучивающихся грунтов действуют как вверх, так и вниз. Но внизу податься некуда — грунт не пускает. Вверху же им ничего не мешает. Поэтому и тащит грунт за собой фундамент, к которому примерз, если нагрузка на него меньше усилий «мерзлотных объятий», а внизу ничто не держит (рис. 6а).
Понятно, что чем больше площадь башмака, тем меньше требуется столбчатых фундаментов. Поэтому я увеличил диаметр сменных лопастей бура до 30 см. При большем увеличении бурить трудно, особенно в обводненных, с высоким коэффициентом пористости глинах. Да и вес столбчатого фундамента в этом случае увеличивается, усложняется его установка.
Сначала я подсчитал нагрузку от бани на фундамент. Она составила 11,8 т вместе с силой временных нагрузок (1,8 т) и весом двух металлических баков по 0,8 м3 каждый (1,6 т). Округлив, получил 12 т.
При площади основания башмака700см2 и Rpac4 = 0,6 кг/см2 несущая способность одного столбчатого фундамента составила 0,42 т. Разделив 12 т на 0,42 т, я получил 28 столбов. Конструктивно принял 29 шт. Таким образом, фактическая нагрузка на грунт составила даже немного меньше 0,6 кг/см2. Второй «тык» оказался весьма удачным. За три прошедших года столбчатые фундаменты показали себя абсолютно надежными — даже без намека на осадки и подъемы. То есть, как и должно быть.
