Давно известно, что устройство надежного фундамента для добротного дома на торфе и других сложных грунтах с высоким уровнем грунтовых вод является сложной, а порой и не выполнимой задачей. Сложными грунтами считаются торфяные, глинистые, мелкопесчаные и суглинки со слабой водопроницаемостью и высокой глубиной залегания грунтовых вод, и, за счет этого малой несущей способностью. Основной проблемой надежности фундамента на таких грунтах является их пучинистость при сезонном промерзании. Это явление приносит большой разрушительный, порой непоправимый, вред фундаменту. Для решения этой проблемы есть решение, проверенное временем и вполне универсальное. Как известно универсальных решений не бывает, но описанное ниже наиболее универсально. На возникающий в первую очередь вопрос о стоимости, в сравнении с другими, сравнимыми по качеству решениями, ответ могут дать только сравнительные расчеты по материалам и стоимости работ, в зависимости от региона. Эти расчеты вы можете выполнить самостоятельно.
В чем же универсальность решения? Непригодный грунт нужно заменить, сделав такое основание под фундамент, которое исключит все негативные последствия пучинистости. Каким это основание должно быть показано на рисунке ниже.
Красной линией на рисунке обозначена подложка из геотекстиля, которая разделяет основание фундамента и грунт, препятствуя их смешиванию, но обеспечивает свободное движение грунтовых вод. Геотекстиль, обладая высокой прочностью на разрыв и растяжение, способствует распределению нагрузки основания на грунт. Нижним слоем основания служит крупный песок с высоким уровнем фильтрации, без примесей глины и суглинка. Средний слой состоит из гранитного щебня фракцией не менее чем 20-40 и толщиной не менее 0.25 метра. Щебень фракции 40-70 лучше, но влечет за собой механизацию труда. Верхний же слой делается также из гранитного щебня, но фракцией 5-20 и толщиной 0.05 метра.
Эти слои щебня обладают способностью нести значительные нагрузки за счет, так называемого, краеугольного, заклинивающего эффекта. Примером для понимания работы этого слоя может служить железнодорожная насыпь, состоящая из такого же щебня. Уложенные на ней шпалы и рельсы несут на себе динамическую нагрузку в сотни тонн. По такому же принципу строят дороги со щебневым покрытием и на срок эксплуатации таких дорог влияют только динамические нагрузки. В условиях же статической нагрузки на основание срок его службы практически не ограничен.
Верхняя граница отсыпки щебнем должна быть выше максимального сезонного паводкового подъема грунтовых вод, что обеспечит возможность пребывания на участке в любое время года. Площадь отсыпки должна превышать периметр фундамента не менее чем на 1 метр с каждой стороны, что необходимо для лучшего распределения нагрузки. В дальнейшем, после укладки на нее тротуарной плитки, эта дополнительная площадь отсыпки будет служить стандартной отмосткой. Расчетная нагрузка такого основания, с большим запасом прочности, выдерживает нагрузку двухэтажного брусового или рубленого дома. Для кирпичного дома слой отсыпки должен быть увеличен на 0.05 — 0.1 м.
Участок с высоким уровнем грунтовых вод должен иметь развитую дренажную систему, конструктивно связанной с основанием фундамента, как показано на следующем рисунке.
На рисунке видно, что функцию дренажа выполняют садовые дорожки, автомобильная парковка и основания под фундаменты хозяйственных построек. Небольшой уклон в 2 — 3º обеспечит гарантированную работу дренажной системы при устройстве дорожек по конструктивной схеме, показанной на третьем рисунке. Эта конструкция позволяет отказаться от дренажных труб.
Из рисунка понятно, что устройство дорожек аналогично основанию для фундамента и отличается только толщиной слоя щебня. Работы по устройству дренажной системы могут быть выполнены после завершения строительства дома, но подъезд к дому и предполагаемая автомобильная парковка, устроенные одновременно с основанием, значительно облегчат изготовление фундамента и строительство дома.
Изготовление основания фундамента начинается со стандартной процедуры разметки. Форма постройки в проекции, а соответственно и фундамента, может быть любой, но увеличение площади основания на 1 метр с каждой стороны является обязательным для гарантированной его прочности. Надо учитывать, что подъезд к дому, выполненный вместе с основанием значительно облегчит работы не только по его изготовлению, но и все дальнейшие процессы строительства.
По углам периметра будущего основания забиваются колья с учетом того, что их верхнее окончание должно быть выше величины максимального подъема грунтовых вод. Ориентиром, для определения этой величины, может служить уровень подъездной дороги к участку. Затем по периметру разметки забиваются колья на расстоянии 1.0 — 1.2 метра друг от друга. К кольям крепятся обрезные доски толщиной 22-25 мм, образуя короб на поверхности грунта.
Вынутый грунт повысит общий уровень участка и, после его рекультивации, станет плодородной почвой. Вынимаемый грунт равномерно распределяется с наружной стороны короба без трамбовки на данном этапе, для того, чтобы избежать его прогиба внутрь будущего основания. После удаления грунта и выравнивания дна «котлована» следует этап настила геотекстиля и отсыпки песка. Геотекстиль укладывается с нахлестом полос 0.2 — 0.25 метра и таким же выпуском на короб. Нахлесты необходимы, так как под нагрузкой, которая зависит как от толщины отсыпки, так и от плотности нижележащего грунта, геотекстиль проседает и немного растягивается.
Для основания следует употреблять только крупный песок без примесей. Отсыпку песком следует делать аккуратно, избегая его попадания под нахлесты полос геотекстиля. При ручной отсыпке необходима послойная, через 0.1-0.15 метра, трамбовка песка с увлажнением водой. Толщина слоя песка в проекте из примера составляет 0.3 метра. Затем на песок укладывается слой гранитного щебня фракцией 20-40 с послойной трамбовкой. При расчетах необходимого объема песка и щебня надо учитывать, что нижележащий слой торфа уплотняется и, следовательно, расход материалов немного увеличивается. Толщина слоя щебня 20-40, доходящая почти до верха дощатого короба и составляющая примерно 0.2 метра, вполне достаточна для одноэтажного каркасного строения.
Приведенный практический пример дает общее представление об устройстве основания для фундамента на торфе с толщиной слоя не более 1 метра. Что делать, если слой торфа 1.5 – 2 метра и больше? Для постройки на таком участке полноценного дома на ленточном фундаменте, потребуются более значительные материальные затраты и впору задуматься о рентабельности такого строительства. Но нередко географическое положение, хорошая экология местности или другие причины оправдывают затраты.
У участков с толщиной слоя торфа более 1.5 метров, как правило, очень высокий уровень грунтовых вод. Соответственно и уровень их максимального, сезонного подъема превышает уровень участка на 0.5 метра и более. Для того, чтобы сделать участок пригодным к эксплуатации и строительству его целиком застилают геотекстилем. Затем насыпают песок до отметки максимального уровня подъема грунтовых вод. Песок разравнивается бульдозером и затем, на заранее размеченное место для основания фундамента, насыпают щебень. Здесь целесообразно делать отсыпку щебнем фракцией 40-70, слоем 0.2-0.25 метра, а затем выравнивающим слоем 0.1-0.15 метров фракцией 20-40.
На участках с мелкопесчаными, глинистыми и суглинистыми грунтами для изготовления основания фундамента снимается только верхний плодородный слой толщиной 0.2-0.3 метра. Выемка нижележащего грунта, в большинстве случаев, малоперспективна, так как он малопригоден для рекультивации. У участков с такими грунтами, как правило, уровень максимального подъема грунтовых вод ниже торфяных и, следовательно, слой отсыпки основания здесь меньше. При изготовлении основания на этих грунтах необходимо учитывать, что слой песка должен быть не менее 0.1 метра чтобы предотвратить механическое повреждение геотекстиля острыми краями щебня. Если нижележащий грунт характеризуется как плотный, то слой щебня может не превышать 0.2 метра.
Все расчеты основания фундамента на сложных грунтах даны для практически ровных участков с уклоном не превышающим 10°. Для участков с уклоном, в зависимости от его величины, характеристики грунта и других факторов, необходимы дополнительные архитектурные решения, требующие визуальной оценки и консультации профессионалов.