Фундамент, на який спирається будинок, повинен міцно стояти на землі. Але з різних причин вона не завжди може витримати вагу будинку. Хороший ділянку для будівництва повинен мати надійні грунти. Можна звести будинок і при складних гідрогеологічних умовах, але, як правило, це обходиться дорожче. При слабкій несучої здатності грунтів можуть знадобитися об'ємні глибокі фундаменти, начинені арматурою, ущільнення і підсипка грунту в основу будинку, осушення території та ін Необхідність цих заходів визначає тільки конструктор, участь якого в проектуванні будинку обов'язково. Однак до придбання ділянки, поки не зроблено його гидрогеологическое обстеження, грунтові умови визначити складно.
Якщо наділ розташований в населеному пункті, то орієнтовну інформацію можна дізнатися у сусідів або в геологічних архівах. Тим часом, все частіше під нову забудову виділяють незручні для будівництва ділянки, території з невідомими характеристиками грунтів, привабливі невисокою вартістю. Вибираючи такий наділ, слід бути особливо обережним, дізнатися, чи не виникли ділянки в результаті засипки звалища, болота і т. п. Необхідно проконсультуватися з фахівцем-геологом, який прояснить «репутацію» району будівництва і підкаже, які заходи можуть знадобитися. І не виключено, що їх вартість перевищить суму економії від покупки дешевого ділянки. Бажано зробити перед-проектні опрацювання, щоб вибрати найбільш економне рішення. При цьому чим легше будинок, тим менше будуть витрати.
Ненадійні підстави
Суглинки і супіски, а також глини можуть бути надійними в сухому стані, але можуть знижувати опірність при зволоженні, спучуватися при промерзанні. Глинистий грунт - найскладніший для будівництва: він вбирає воду, набуває плинність, розмивається, сильно стискається. Грунти, схильні до деформацій, називають просадними. Залежно від типу деформацій виділяють:
- просадки I типу - для них характерно ущільнення грунту під впливом зовнішніх навантажень. Грунт може служити опорою для підстави, хоча необхідно його зміцнення або посилення фундаменту;
- просадки II типу - деформуються навіть від власної ваги. Як правило, такі грунти підставою служити не можуть.
Підробітку, карсти - геологічні умови, при яких в товщі грунтів є порожнечі, що виникли внаслідок діяльності людини (шахти, катакомби при видобутку корисних копалин) або води (карсти). На таких грунтах існує небезпека утворення несподіваних провалів і горизонтальних зрушень, причому на великій площі. Дані про наявність підробітків і карстів на територіях зберігаються в геологічних архівах, вони більше поширені на півдні і сході України.
Торфовища - поклади грунтів органічного походження з вологістю і пористістю в десятки разів більшою, ніж у мінеральних грунтів. Нерідко на цих територіях рівень грунтових вод близький до поверхні. Торфовища не володіють достатньою опірністю і можливість будівництва на них залежить від глибини залягання материкових грунтів. Зустрічаються на півночі України.
Зсувонебезпечні території - вкрай небажане для будівництва геологічне явище. Вони виникають при крутизні схилу більше 15 °, присутності глин у складі грунту, дії поверхневих та грунтових вод, навантаженні на схил, підрізці нижній частині схилу та ін Зсуви охоплюють цілі зони і розширюються, якщо не проводити заходів з укріплення схилу. Вони характерні для гірських районів (Карпати. Крим), для територій вздовж річок, горбистих місцевостей. Насипні і неоднорідні грунти мають нерівномірну стисливість або включення різних складу і щільності (торфу, мас органічного походження, розріджених дрібнозернистих грунтів - пливунів). При будівництві на них виникають нерівномірні осідання грунту. Такі підстави можуть мати штучне походження (наприклад на засипаних звалищах і ярах) або природне (пливуни).
Вимоги до проекту
При будівництві в будь-яких складних геологічних умовах-на просадних, підроблених, неоднорідних грунтах, в районах зсувів та ін - для будівлі існують однакові загрози: втрата опори під частиною фундаменту і опускання фрагментів несучих конструкцій. Щоб будинок не зруйнувався, при проектуванні дотримуються ряд правил. Будівля повинна мати просту форму. Не варто робити еркери, зайві виступи і кути. Вітається симетричність будови. Бажано полегшувати будинок - застосовувати каркасні і дерев'яні конструкції, а з кам'яних матеріалів для стін краще вибрати газобетон або керамоблоки замість важкого цегли. Не варто підвищувати без необхідності поверховість будівлі. Конструкції будинку можуть бути вирішені в жорсткій або податливою схемою (або в їх комбінації). У першому випадку конструкції будови жорстко з'єднані і не будуть зрушуватися відносно один одного при нерівномірному осіданні, у другому враховується можливість їх зсуву для перерозподілу зусиль. Рішення про вибір того чи іншого варіанту повинен приймати фахівець.
При жорсткій схемі, яка підійде для будівель з кам'яних конструкцій і забезпечить непорушність при часткової втрати опори, передбачають:
- поділ будови на незалежні частини деформаційними швами (наприклад відділення веранди або гаража від основного будинку);
- пристрій в стінах залізобетонних поверхових поясів;
- міцне з'єднання між собою елементів перекриттів для створення жорстких горизонтальних дисків;
- влаштування фундаментів у вигляді суцільних плит, перехресних балок.
При податливою схемою, яка більше підійде для будівель з каркасними і дерев'яними стінами і забезпечить пристосування конструкцій до деформацій, рекомендується:
- введення податливих зв'язків (наприклад шарнірних, за допомогою металевих стрижнів і т. п.) між елементами несучих та огороджуючих конструкцій;
- зниження жорсткості несучих конструкцій (наприклад можливість їх вигину);
- введення гнучких вставок і компенсаційних пристроїв;
- збільшення зазорів між сусідніми конструкціями.
Осідання: методи нейтралізації
При будівництві на просадних грунтах, крім заходів щодо запобігання замочування основи під фундаментом, потрібно облік їх зниженою опірності. При просадках I типу насамперед пристосовують фундамент до складних умов будівництва:
- Підбирають площа підошви підстави, що забезпечує допустиме навантаження на грунт. Фундамент може бути стовпчастим або стрічковим, однак найбільш ефективний плитний фундамент. Він має велику площу спирання, обмежує замокання фунта під плитою від поверхневих вод, а при локальних просадках виключає нерівномірне осідання будівлі (навантаження перерозподіляється на інші ділянки плити). Плита може бути заглибленою або розташованої на поверхні. В останньому випадку плитний фундамент буде економічніше стрічкового.
- Використовують фундамент палі, спираючи його на материк. Така підстава краще застосовувати при великій імовірності замокання фундаменту. Палі економічні, якщо несуча здатність грунтів невисока і материк залягає на глибині до 5 м. При великій глибині обпирання вартість пальового фундаменту може в кілька разів перевищувати вартість стрічкового або плитного.
Якщо достатня розширення підошви підстави неможливо, а материк залягає дуже глибоко, то опірність грунту збільшують одним із таких способів:
- ущільненням трамбівкою або вібраторами одночасно з замочуванням. Цей спосіб застосовують, як правило, і при невеликій товщі просадних грунтів (3-4,5 м). Ущільнюють грунт укочуванням катками, важкими трамбівками (скиданням з висоти залізобетонного диска). Вартість цих робіт залежить насамперед від використаних механізмів;
- підсипанням подушок з непросадних грунтів (піску тощо) Підсипку виконують, якщо трамбування не дала потрібних результатів, розташовуючи подушку поверх утрамбованих грунтів або повністю їх замінюючи. Укладений грунт також утрамбовують. Товщина фунтовой подушки, обумовлена розрахунком, може становити 1,5-5 м і від неї залежить вартість робіт.
При просадках II типу неможливо посилити грунт і опиратиметься на нього фундамент. Надійність будівництва забезпечить:
- повне усунення під будівлею просадних грунтів і заміна їх грунтової подушкою;
- заглиблення фундаменту нижче рівня просадних грунтів (при великій глибині - шляхом використання паль).
Найбільш економічні та ефективні заходи повинен запропонувати конструктор результату з показників опірності і складу грунту на ділянці, глибини залягання материка, ваги будівлі та ін При просадках I типу вигідне рішення, як правило, знаходиться, просадки II типу можуть вимагати дорогих робіт і на таких ділянках краще не затівати будівництво зовсім.
Підробітку: досліджені й узаконені
Будівництво на підроблених територіях, в зонах розміщення засипаних шахт або катакомб строго регламентується. Призначення ділянок «для житлової забудови» має бути узаконено тільки після отримання гірничогеологічні обгрунтування. Його виконують на весь район, де планується нове будівництво, щоб отримати прогноз поведінки грунтів. Відповідно до нормативів, «будівництво будівель і споруд на підроблюваних територіях, де за прогнозом можливе утворення провалів, а також на ділянках, де можливе оползнеобразованія, не допускається». Якщо досліджень не було, але відомо про підробітки, слід дотримуватися принципів проектування будівель в складних геологічних умовах. Такі ж правила дотримуються при будівництві в районах поширення карстів, в геологічному розрізі яких присутні розчинні гірські породи (вапняки, доломіт, крейда, гіпси і т. п.) При їх розмиванні на глибині з'являються карстові порожнини і тріщини, через які на поверхні землі раптово виникають провали, іноді здатні поглинути цілі селища. Поєднання карстів і підробітків підвищує ризик.
Торфовища: опора на материк
Все частіше для будівництва пропонують ділянки, розташовані на торфовищах, на яких раніше не будували. На болотах будувати не можна, але і після їх осушення торф не в змозі нести навантаження - навіть плитний фундамент на ньому буде просідати. Надійний будинок повинен спиратися тільки на материк, що залягає під шаром торфу. Якщо глибина торфовища складає до 2 м і нижні шари мають достатню несучу здатність, можна повністю вийняти торф під фундаментами будинку. При цьому буде потрібно ретельна гідроізоляція підстав по всій їх площі. Більш надійним рішенням, відповідним навіть при глибині шару торфу 5 м і більше, є використання паль. Найефективніші з них - гвинтові палі, які можна виконати навіть у воді. Вони являють собою сталеві труби з антикорозійним покриттям, загостреним кінцем і лопатями біля основи, які закручують у землю на зразок гвинта і заглиблюють в міцну основу на 0,7-1 м. Всередину труби заливають бетон, верхню частину паль з'єднують залізобетонним ростверком, дерев'яної або металевої обв'язкою.
Фундамент на гвинтових палях стійкий до висмикують навантаженням (не боїться сил морозного пученія), швидко зводиться (3-7 днів залежно від розміру будинку), не вимагає проведення земляних робіт, заливки великих обсягів бетону, гідроізоляції. Однак він більше підходить для будинків з легких матеріалів (дерев'яних, каркасних), хоча допустимо і для будов з газобетону. Гвинтові палі можна також використовувати на просадках, отримуючи фундамент на 35-40% дешевше стрічкового і не вимагає зміцнення грунтів.
Зсуви: краще не будувати
На територіях, де прогнозуються зсуви, будувати не можна. Купуючи ділянку на схилі, слід попередньо з'ясувати у геологічних служб його зсувонебезпечних і при несприятливих прогнозах відмовитися від покупки. Також обережно потрібно поставитися до наділів, які виходять на кромку схилу: розвивається зсув може поступово зменшити їх площу і підібратися до будинку, навіть розташованому у видаленні від обриву. Якщо схил дозволено забудовувати, то протизсувні заходи все одно потрібні за нормативами, оскільки забудова може порушити стійкість грунту. Їх вибирають залежно від конкретних умов у відповідності зі спеціально розробленим проектом. Серед іншого, проект може включати пристрій підпірних стінок (які можна поєднувати з огороджувальними конструкціями будівлі), озеленення, терасування, регулювання поверхневих стоків, дренаж та ін Фундаменти будинку можуть служити затримуючими протизсувними спорудами (для цього їх виконують у вигляді просторових конструкцій) або ж бути обтічними (у вигляді паль, забитих у стійкий грунт). Конструкцію будівлі виконують за жорсткою схемою. Ділянка, розташована на обриві над схилом, важливо не перевантажувати спорудами і подбає про організований відвід з нього води. Проекти дому та протизсувних заходів повинні пройти експертизу. Будівництво на схилах є одним з найбільш витратних.
Дренаж - обов'язковий!
Недоліки опірності грунтів виявляються при їх зволоженні (високому рівні грунтових вод, в низинах рельєфу, при надходженні води в грунт під час дощів або протікання систем водопостачання та каналізації). Тому при будівництві на просадних грунтах одне з нормативних вимог-запобігання попадання води в підставу будівлі. Для цього будинок ставлять в найвищому місці наділу, вимощення роблять шириною не менше 2 м, дощову воду (у тому числі з даху) відводять в зливову каналізацію. При високому рівні грунтових вод необхідний глибинний дренаж ділянки. Для його пристрою дренажні канали (дрени) прокладають нижче рівня закладки фундаменту. Їх розташовують по периметру будівлі (на відстані вимощення) з ухилом, спрямованим від будинку в знижену частину території. Траншеї засинають матеріалом, який не затримує вологу, наприклад щебенем. Для більш надійного функціонування системи бажано на дні траншей (нижче підошви фундаменту) прокласти спеціальні перфоровані труби (діаметром 5-20 см), які збиратимуть і відводити воду. Корисно захистити їх від засмічення геотекстилем.
При невисокому рівні грунтових вод влаштовують лінійний водовідведення і поверхневий дренаж, призначені для швидкого відведення з ділянки дощової і талої води. У першому випадку навколо будівлі і вздовж доріжок прокладають неглибокі лотки, по яких вода стікає в дренажні колодязі, розташовані осторонь від будинку. Лотки можуть бути відкритими і закритими гратами. При влаштуванні поверхневого дренажу по ділянці прокладають мережу каналів глибиною до 20 см, прикритих щебенем і з'єднаних з глибшою дренажної канавою. Знизити рівень грунтових вод допоможуть також виритий у найнижчому місці наділу ставок або траншеї (шириною 0,5 м) по периметру території. Захисту від протікання мереж водопроводу та каналізації (якості труб, з'єднань і їх ізоляції від грунту) потрібно приділити серйозну увагу. Не рекомендується влаштовувати автономну очисну систему, яка розподіляє очищені стоки по ділянці (якщо немає можливості скидати їх значно нижче будинку).