Далеко не всегда грунты настолько хороши, что с ними абсолютно ничего не нужно делать перед устройством фундамента. Улучшить свойства грунтов можно многими способами, в совокупности это зовется технической мелиорацией грунтов. Здесь остановлюсь на самом доступном и простом способе, позволяющим улучшить приповерхностные слои грунтов — механическом уплотнении.
Для чего нужно уплотнение
Первые 1-2, а иногда и более метров грунтов обычно бывают выветрелыми. Под воздействием колебаний температур, влажности, деятельности растений и животных грунты на поверхности становятся более «слабыми», теряют структурные связи. Это касается глинистых грунтов, с песками и скальными грунтами все проще. Особенно в худшую сторону отличается по свойствам слой толщиной около 0,5 м, который следует сразу за почвой.
Если планируется малозаглубленный фундамент, то он будет опираться именно на такие выветрелые слои. Вдобавок при изысканиях очень часто с самого верха (после почвы) образцы не отбирают (не представительны), поэтому о самом верхе ничего не известно.
Из практики следует, что этот пресловутый верхний слой часто бывает размокаемым, легко меняет свою консистенцию при увлажнении. Пример — весенняя и осенняя распутица. Ровно те же процессы могут происходить под подошвой фундамента на малых глубинах.
Об уплотнении в целом
Предпостроечное уплотнение (именно так это правильно называется) имеет одну простую цель — уплотнить грунт так, чтобы с ним потом ничего не произошло. Суть уплотнения в том, что уменьшается объем пор, а значит и места, куда потенциально может проникнуть вода. Это означает невозможность размокания в будущем и снижение прочностных и деформационных свойств при намокании.
Глобально способы уплотнения грунтов можно разделить на ручные и механизированные. Очевидно, что использование техники, пусть и ручной, существенно облегчает труд и сокращает время. При строительстве крупных объектов обычно используют катки различной массы и конструкции вала. В частном домостроении обычно применяют виброплиты. Есть еще ручные трамбовки и даже обычная кувалда.
Уплотнение щебнем
Перечисленные выше способы в чистом виде хорошо работают в песках. Сам по себе глинистый грунт уплотнить крайне сложно, к тому же его надо увлажнять, что приведет к проблемам, связанным с проездом техники. Если же в него втрамбовывать щебень, то формируется уже другой тип грунта — крупнообломочный с глинистым заполнителем. Он обладает совершенно другими механическими свойствами, хорошо противостоит сжатию и не раскисает. Текучепластичный суглинок с модулем деформации 4 МПа с помощью втрамбовывания щебня можно легко довести до щебнистого грунта с модулем деформации 40 МПа.
Уплотнение щебнем позволяет резко повысить устойчивость основания к размоканию, а значит, существенно снизить риск неравномерных осадок. Исчезает и верховодка, т. к. пропадают условия для ее образования. Для каменного дома в один этаж, у которого сжимаемая толща будет очень небольшой, эти первые десятки сантиметров особенно важны, т. к. принимают на себя львиную долю всей нагрузки.
Грунтовые сваи
Немного развлеку экзотикой. Есть метод укрепления слабых грунтов с помощью грунтовых свай. В качестве материала могут использоваться песок или щебень. В советское время эту технологию даже применяли для строительства дорог на болотах. Мне довелось не только читать диссертации и статьи на эту тему, но и видеть результаты полевых испытаний таких свай.
Представьте себе текучепластичный суглинок, который в руках разваливается. В него вдавили щебень с помощью сваедавильной установки, и из почти болота получили сухую площадку. Испытания щебеночных свай показали модуль деформации 150-200 МПа, а между ними — 20 МПа (было 3-4 МПа).
