Слабость грунта представляет собой коварную проблему, и недостаточное внимание к отрицательным свойствам грунта может привести к провалу строительных планов. В процессе своей деятельности я сталкиваюсь с несколькими случаями подобных ситуаций ежегодно. Часто причиной подобных проблем выступает недооценка важности этого вопроса на начальных этапах строительства. Интересно отметить, что легкомыслие может проявиться не только у заказчика, но и у подрядчика, который может относиться к своей работе с небрежностью. Одной из крупных ошибок заказчика является сэкономленные средства на геологических исследованиях. В контексте строительства каменных домов такая экономия кажется абсурдной. Затраты на исследования составляют всего 0,3–0,5% от общей стоимости строительства, при этом польза от них огромна. Давайте рассмотрим наиболее распространенные случаи слабых грунтов и их влияние на судьбу всего здания.
Начнем с просадочных грунтов. Просадка отличается от осадки, которая происходит естественным образом под весом здания, и от усадки, связанной с уменьшением объема грунта при высыхании. Разные грунты имеют разные времена осадки. Например, крупнозернистый песок дает кратковременную осадку во время строительства (при уплотнении), после чего больше не уплотняется. Глинистые грунты могут давать осадку в течение нескольких лет. Просадка - это процесс коренного изменения прочности грунта из-за нагрузки и избыточного увлажнения. Процесс просадки может происходить как в определенном месте, так и под всем зданием. Просадочный грунт, находящийся глубоко под землей, может быть подстилающим слоем, невидимым при копке ямы глубиной 2–3 м. Но под весом дома и верхних слоев грунта он может проявить себя, вступая во взаимодействие с зданием. Этот грунт может проникнуть сбоку и в будущем повредить угол дома. Причина просадки грунта связана с его высокой пористостью. Например, одним из наиболее пористых грунтов являются пылеватые глины, обладающие порами и частицами пыли в их структуре. Обычно это лессовые грунты. В сухом состоянии они становятся легкими, но при воздействии влаги они кардинально изменяют структуру и поведение под воздействием нагрузок. Это может произойти не только под весом самого дома, но и под его частями. Существуют специальные инженерные методы строительства на таких грунтах, требующие высокой квалификации и специализированных знаний. Однако для частного застройщика это может оказаться слишком дорогостоящим. Именно по этой причине покупка земельного участка с таким грунтом для личного использования чаще всего нецелесообразна.
Гораздо чаще встречаются пучинистые грунты. В отличие от слабых грунтов, они обладают хорошей несущей способностью, но их коварство заключается в изменении объема при низких температурах. Для возникновения эффекта пучения требуется два условия: наличие влаги в грунте и отрицательные температуры. При замерзании вода расширяется, что приводит к увеличению объема грунта. В средних климатических зонах России, где глубина промерзания составляет 1,5–2 м, пучинистый грунт может увеличить свой объем на 15–18 см. Как это влияет на эксплуатацию дома? Здание может подняться в пределах этих значений, но не всякий. В подогреваемом доме грунт под полом всегда будет теплым, и, следовательно, пучения там не произойдет. Однако под наружными стенами грунт может вспучиться. Как вы уже понимаете, подобный неравномерный подъем может привести к разрушению стен, появлению трещин. При проектировании дома на пучинистых грунтах необходимо учитывать не только глубину промерзания, которая зависит от климатической зоны, но и принимать меры по предотвращению морозного пучения, особенно в условиях низких температур.
Во-вторых, необходимо учитывать уровень грунтовых вод, определяющий высоту, до которой поднимется влага в грунте под зданием. Этот уровень может значительно повыситься из-за капиллярного эффекта, особенно в периоды весны и осени, когда таяние и заморозки чередуются. Этот период характеризуется максимальным пучением и, следовательно, наибольшим числом трещин на зданиях. Информация об уровне грунтовых вод предоставляется в отчете после проведения геологических исследований.
В-третьих, необходимо учитывать состав грунта, который подробно описан в геологическом отчете. К пучинистым грунтам относятся глинистые грунты, суглинки и песчаные грунты, за исключением крупнозернистого песка и обломочного грунта. Степень пучения может значительно различаться, причем глинистые грунты обладают наибольшей способностью накапливать и удерживать воду. Учитывая, что в средней полосе России преобладают суглинистые грунты, проекты автоматически предусматривают меры по предотвращению морозного пучения. Эти меры включают утепление стен фундамента и цоколя, замену пучинистого грунта на непучинистый, а также устройство дренажной системы.
Как это работает? Рассмотрим схему выше. Неглубокий фундамент не достигает глубины промерзания, что означает, что холод проникает под подошву, увеличивая объем грунта основания и давя на стены. Для предотвращения этого выполняется утепление под отмосткой, отводящей ливневую воду от фундамента и одновременно не позволяющей холоду проникнуть под него. Нулевая изотерма, где тепло сменяется холодом, будет выше подошвы фундамента. Также под фундамент укладывается слой крупнозернистого песка, который, не расширяясь от морозного пучения, предотвращает осадку под весом дома. Этот песок должен быть тщательно утрамбован, чтобы избежать полостей между частицами и предотвратить его рыхлость.
Последний важный элемент - дренажная система, которая удаляет воду из грунта. Поскольку вода может подходить к фундаменту сверху (ливневые воды, таяние снега) и снизу (грунтовые воды), необходимы два уровня дренажа. Поверхностный дренаж собирает ливневые воды, а пристенный дренаж находится возле низа фундамента для сбора грунтовых вод. Важно, чтобы холод не достигал пристенного дренажа, иначе вода в нем замерзнет и разрушит его. Только совместное действие этих мер обеспечит эффективное удаление всей влаги. В сложных случаях может потребоваться устройство дополнительного дренажа и дренажа по периметру участка. Подобный подход оказался успешным в проекте, где новый дом строился на месте разрушенного из-за морозного пучения, и где отказ от цокольного этажа был более предпочтителен при высоком уровне грунтовых вод.
