Tylko odpowiednie posadowienie budynku może zapewnić jego dobrą współpracę z podłożem. Co zrobić, gdy podłoże stanowi grunt o małej nośności, nie nadający się do bezpośredniego oparcia fundamentów?
Istnieje kilka rozwiązań, które umożliwiają budowę domu na takim terenie. Jedno z najprostszych polega na wymianie gruntu.
Z wykopu wybiera się slaby grunt i zastępuje go piaskiem grubym lub pospółką. Układane warstwy muszą być odpowiednio zagęszczone, bo tylko wtedy będzie zapewniona dobra współpraca gruntu z budowlą.
Wymiana gruntu traci sens, gdy grunty przeznaczone do wymiany zalegają głęboko. W takim wypadku ilość robót ziemnych jest zbyt duża i technologia przestaje być opłacalna.
Jeśli słabe grunty zalegają poniżej zwierciadła wody gruntowej, to wymiana gruntu znacznie się komplikuje. Wtedy przed wymianą gruntu należy obniżyć zwierciadło wody gruntowej.
Słabe grunty możemy „omijać” palami, a pod fundamenty niewielkich domów – mikropalami. Mikropale to pale niewielkich średnic. Przechodzą one przez słabe grunty i opierają się na głębiej leżących gruntach nośnych, przenosząc na nie obciążenie od budynku. Mikropale wykonuje się ze zbrojonego betonu, z chudego betonu albo z zagęszczonego gruntu – pale piaskowe. Na mikropalach opiera się fundamenty – ławy i stopy.
Jeszcze innym rozwiązaniem jest wzmocnienie podłoża za pomocą wibroflotacji. W podłoże wprowadzana jest specjalna wibrująca kolumna zagęszczająca grunt. W wolną przestrzeń powstałą w czasie wibracji wprowadza się żwir. W ten sposób powstaje żwirowy pal sięgający do nośnego gruntu. W luźnych gruntach piaszczystych uzyskuje się, dzięki wibracji, dobre ich zagęszczenie. W tej metodzie woda gruntowa nie stanowi przeszkody.
Czasami, gdy do zagęszczenia jest duża przestrzeń, podłoże zagęszcza się udarami.
Metoda ta polega na ubijaniu gruntu podwieszonym na dźwigu ciężarem o masie kilku ton. Technologia ta daje dobre efekty, jednak nie może być stosowana w obszarze o intensywnej zabudowie. Silne wstrząsy powstające przy uderzeniach mogą powodować zniszczenie istniejących budowli.
Jednym z najstarszych, ale ciągle stosowanych rozwiązań jest posadowienie na studniach. Studnie wykonuje się z kręgów betonowych średnicy 1,0-1,4 metra, takich, jakie stosuje się do budowy studni kopanych. Głębokość posadowienia zależy od głębokości występowania gruntów nośnych. Zazwyczaj w gruncie nośnym kręgi zagłębia się na 1,0 metr.
Kręgi opuszcza się, wybierając grunt ze środka. Podkopana wokół podstawy studnia opuszcza się pod wpływem własnego ciężaru. Po opuszczeniu pierwszego kręgu ustawia się kolejny i kopanie gruntu prowadzi się dalej.
Gdy studnia zostaje oparta na projektowanej głębokości posadowienia, jej wnętrze wypełnia się betonem (wcześniej wprowadza się zbrojenie), chudym betonem lub zagęszczonym piaskiem stabilizowanym.
Czasem stosuje się poszerzenie podstawy studni. Wtedy najniższy krąg podkopuje się, podpiera słupami i wybiera grunt wokół zewnętrznej krawędzi studni. Po wykonaniu podkopu wolną przestrzeń wypełnia się betonem, formując pod studnią stopę. Taka studnia przenosi większe obciążenie.
Studnie rozstawia się w narożnikach i na skrzyżowaniach ścian. W razie potrzeby pod ścianami stosuje się studnie pośrednie i w ten sposób tworzy się sieć studni. Odległość pomiędzy studniami, mierzona w ich osiach, nie powinna przekraczać 4-5 metrów. Studnie powinny być rozstawione w taki sposób, aby rozstaw pomiędzy nimi był większy od 1,5 metra.
Fundamenty-studnie na skarpie
Przedstawiamy przykład wykonania fundamentów-studni pod dwurodzinnym podpiwniczonym budynkiem o powierzchni zabudowy 130 m2 zaprojektowanym na skarpie w Warszawie.
Skarpa ta w wielu miejscach została zmieniona w wyniku składowania oraz wysypywania śmieci i gruzu. Miąższość gruntów nasypowych na skarpie często przekracza 20 metrów.
Badania gruntu przeprowadzone w sąsiedztwie ulicy Spacerowej wykazały, że grunty nasypowe zalegają do głębokości przeszło 6 metrów. Pod nimi znajdują się piaski drobne i iły. Podczas prowadzonych badań nie stwierdzono występowania wody gruntowej.
W takich warunkach konstruktor zaprojektował posadowienie domu na studniach żelbetowych. Miały one przechodzić przez grunty nasypowe i zagłębiały się w ile.
Znacznie mniejszą miąższość nasypu stwierdzono na skarpie przy ulicy Boryszewskiej. Przekroczyła ona nieznacznie 2 metry. Miejscami pod gruntami nasypowymi występowały plastyczne gliny. Grunty nośne nawiercono na głębokości 2,7 m poniżej poziomu terenu. Ze względu na znaczną głębokość gruntów słabonośnych i niebezpieczeństwo ruchu skarpy i tu zaprojektowano posadowienie na studniach.
Koszty
Koszt wykonania fundamentów na studniach jest dość znaczny.
Można przyjąć, że metr studni wypełnionej betonem zbrojonym kosztuje 500-600 złotych. Studnia średnicy zewnętrznej 1,20 metra i wysokości 3 metry zagłębiona 0,5 metra w nośnym piasku może przenieść obciążenie około 2 MN.
Posadowienie na studniach można zastąpić posadowieniem na przykład na palach, ale wymaga to stosowania specjalistycznego sprzętu. Nie wszędzie taki sprzęt jest dostępny.
Zdarza się też, że mała powierzchnia działki znacznie utrudnia manewrowanie ciężkim sprzętem. W takich warunkach posadowienie na studniach to jedyne możliwe do zastosowania rozwiązanie.
Wszędzie jednak należy przeprowadzić analizę ekonomiczną. Zastosowanie nowoczesnej technologii wcale nie musi wiązać się ze zwiększeniem kosztów budowy.