Древние греки преимущественно строили на скале, и их фундаменты — это, по правде говоря, не более, как цоколи, выполненные из камней, ровно уложенных без раствора. Если в поисках несжимаемого грунта им приходилось рыть глубокие котлованы, они укладывали в них рядами насухо камни, иногда скреплявшиеся железными скобами, и возводили на этой тщательно выложенной груде кладку цоколя. Незначительный вес их зданий, обычно небольших, не требовал очень прочных фундаментов.
Древние римляне, возводившие множество гигантских сооружений, не терпящих, благодаря их монолитной структуре, никакого сдвига, никакой осадки, должны были возводить под ними фундаменты, расточая такие предосторожности, каких мы не встречаем с тех пор ни в одном сооружении. Древние римляне старались дойти до материка, как бы глубоко он не залегал; найдя его, они заполняли большие котлованы грубым бетоном, состоявшим из каменных блоков, мелкого камня и высоко качественного раствора, и на этой искусственной скале воздвигали свои постройки.
Когда мы хотим возвести фундамент: мы должны добиться совершенной устойчивости, потому что наши здания велики, и выполнить требования экономии. Следовательно, необходимо рассмотреть методы, удовлетворяющие этим условиям. Наши города уже не строятся на плоскогорьях и возвышенностях; они, наоборот, тяготеют к воде и часто вырастают даже на болотах. Здесь уже не всегда встретишь твердый грунт, но находишь наносную почву, ил, свежие отложения, сжимаемые грунты.
Искусство архитектора должно восполнить то, в чем отказывает ему природа. Все «материковые» грунты, т. е. отличающиеся естественным наслоением, несжимаемы за исключением некоторых случаев. Можно возводить фундамент на песке, на глине, на мергеле с такой же и еще большей безопасностью, чем на скале или на туфе, ибо отложения песка, глины и мергеля однородны, плотны и не имеют пустот; тогда как бывает, что скалы иногда имеют незаметные пустоты и размываются или оползают под тяжелой нагрузкой.
Часто материк залегает на такой глубине, что пришлось бы затратить огромные суммы, чтобы его обнажить и очистить от покрывающих его наносных слоев земли. В таких случаях в средние века, да и вплоть до наших дней, в эти наносные слои земли забивали до отказа сваи, на них настилали дубовый ростверк и на этом ростверке укладывали нижние ряды каменной кладки. Эта система имела два недостатка: она обходилась очень дорого и при неравномерной забивке свай получалась неровная осадка и вследствие этого — трещины в сооружении.
С начала ХIХ века для фундаментов стали применять для нижнего слоя бетон,* т. е. смесь раствора из гидравлической извести и мелких камней примерно одного размера. Хороший бетон обладает свойством монолитной, однородной, несжимаемой массы, со временем затвердевающей в настоящую скалу, которую не берет никакой инструмент. Следовательно, если на мягкий, сжимаемый грунт уложить достаточно толстый слой бетона, то получается однородный наст, нелегко разрушающийся и на котором можно возводить каменную кладку. Толщина нижнего слоя бетона должна быть пропорциональна нагрузке, которую он будет нести и он обладает тем преимуществом, что влияния сосредоточенных нагрузок распределяются по всей его значительной поверхности, благодаря чему уменьшается возможность неравномерной осадки.
Нет такой плохой почвы (если только это не совершенно свежие насыпи), которая не уплотнилась бы сама собой вследствие просачивания дождевых вод и собственного веса. Поэтому она на большом протяжении всегда представляет собой поверхность, способную выдержать данную нагрузку. Весь вопрос, следовательно, состоит в том, чтобы распределить нагрузку на поверхности, которая своей протяженностью возместит недостающую ей плотность. Здесь должны вмешаться опыт и наблюдатель-ность архитектора.
Влажные почвы значительно менее сжимаемы, чем сухие. Таким образом, если вы уложите на ил, пропитанный влагой наст из бетона толщиной в 1 м, то на этом насте вы можете без всяких опасений возвести каменное здание, состоящее из отдельно поставленных устоев и из стен высотой в 20 м. Здание, может быть, осядет, опустится, но это явление будет происходить равномерно и не вызовет в здании трещин.
Некоторые виды илистой глины, высохшие на воздухе, делаются легкими и не более плотными, чем торф, тогда как на своем естественном месте, под почвой, пропитанной влагой, они не сжимаются даже под очень большой нагрузкой, при условии, что между этой нагрузкой и этим илом вы поместите бетонный наст, который в данном случае будет играть роль плота на толстом слое жидкого грунта. Следовательно, необходимо удостовериться, не просыхали ли эти илистые глины в течение известного времени и остается ли степень их влажности постоянно одинаковой.
Мы видели, как старые здания, не испытавшие никакой осадки, давали трещины после дренажа той почвы, на которой они стояли. Нужно опасаться выдавливания илистых почв из-под бетонного наста в тех случаях когда постройки окружены пустотами: широкими сточными канавами и т. п. или даже тогда, когда грунт вокруг построек не уплотнен системой хорошо содержимых дорог или соседними постройками.
Во избежание этой неприятности, т.е. выдавливания почв из-под тяжести бетонного наста, хорошо делать вдоль края этого наста, с нижней стороны, бетонные выступы, служащие заслоном, эти выступы не дадут илу выдавиться под нагрузкой. В этих случаях всегда нужно принимать еще одну меру предосторожности, а именно: до того, как укладывать бетон, нужно покрыть илистый грунт слоем хорошего песка или гравия толщиной несколько сантиметров. Этот слой песка придает илу плотность, а главное, препятствует разрушению бетона от соприкосновения с илом, пока бетон еще не вполне затвердел.
Хотя устройство бетонного наста стоит не так дорого, как сплошная забивка свай, оно тем не менее сопряжено с большими расходами. Если нужно уложиться в очень точные рамки в отношении расходов, то можно прибегнуть к одному способу, который часто бывает удачным. Нужно соорудить вне периметра здания на дне котлована стену, выложенную на растворе из гидравлической извести в 50 см толщины и такой же высоты и заполнить всю середину, т.е. площадь, которую займет здание, хорошим песком, хорошо утрамбованным и увлажненным. На этом искусственном основании можно затем выкладывать фундамент. Осадка происходит, но равномерно. Этим способом можно пользоваться тогда, когда вес возводимых зданий не слишком велик.
Случается, что на дне котлована вы находите русло прежде протекавшего здесь ручья или засыпанную канаву и, таким образом, наряду с прекрасным грунтом, например туфом, имеется провал, более или менее обширное пустое пространство. Если этот провал не очень широк, то достаточно наискось срезать туфовые стенки и разравнять засыпку, сделав ее двускатной, а пустой промежуток залить бетоном, не стараясь дойти до дна засыпанной канавы. Таким образом вы получаете подобие бетонного свода, которому придаете толщину в зависимости от приходящейся на него нагрузки.
Я не намерен диктовать здесь абсолютные правила, я хочу лишь дать некоторые указания, о ценности которых при различных обстоятельствах предоставлю судить архитектору, ибо сколько случаев, столько же различных способов. Архитектор, не обладая элементарными практическими познаниями, часто слишком охотно полагается в этих вопросах на советы подрядчиков, естественно не заинтересованных в сокращении расходов и из страха ответственности предпочитающих применять те способы, в надежности которых они уверены, хотя бы они и стоили очень дорого.
Мы видели, как возводили фундамент под сравнительно тяжелые сооружения на отвратительном иле, смешанном с перегноем, предварительно прорезав в этом иле конические отверстия на некотором расстоянии одно от другого; эти отверстия заполняли хорошим песком и все заливали слоем бетона толщиной от 30 до 40 см, — никакой осадки не происходило. Так что в наши дни только торфяные болота нужно считать безусловно плохим грунтом, в который необходимо забивать сваи, когда хотят построить более или менее значительное сооружение.
Глинистые почвы представляют собой отличный несжимаемый грунт, если устранить возможность их оползания и выдавливания из-под нагрузки; это легко сделать на ровном и однородном грунте; но если глина лежит на склоне холма, то надо опасаться, что, нагружая ее, вызовешь выдавливание или сползание ее по склону, на котором она лежит. В этом случае нужно принять самые энергичные меры предосторожности, чтобы не дать почвенным и даже дождевым водам увлажнить эту глинистую почву и этим вызвать ее сползание. Тут необходимо до возведения фундамента провести дренажные каналы и отводящие воду далеко от площадки, на которой устанавливается здание.
Допустим, что здание, расположено на склоне состоящем из глины. Необходимо будет провести снаружи вдоль всей стены дренажный канал, прорезанный отверстиями в стенке, дно которого будет помещаться немного ниже первого ряда кладки фундамента. Этот канал будет, разумеется, иметь довольно крутой уклон, и стекающие в него воды будут отведены далеко от сооружения. Кроме того, это отличный способ избежать сырости в погребах нашего здания, а следовательно, выщелачивания в рядах кладки цокольного этажа.
Если соображения экономии не позволят устроить дренажный канал, то нужно по крайней мере расположить фундамент стены, стоящей выше по склону, ниже фундамента стены, стоящей ниже по склону, и стену обмазать с наружной стороны до основания цементным раствором. Таким путем мы добьемся того, что весь участок глинистого грунта останется сухим, и воды, оставят над собой толстый пласт глины достаточно плотным, чтобы не быть выдавленным под тяжестью фундамента, расположенного выше по склону, и противостоять сползанию подпочвы.
Если грунт состоит из чистой глины, т. е. из вещества очень скользкого и жирного, хорошо (приняв все вышеизложенные меры предосторожности) перед тем, как укладывать бетон и начинать кладку, набить в основание ударами бабы куски сланца или небольшие плиты из бутового камня твердой породы, уложенного на ребро, или даже небольшие плоские и острые дубовые клинья длиной в 40—50 см. Строя на этих глинистых грунтах, всегда хорошо придать достаточно сильное уширение нижней части фундамента.
Древние римляне принимали бесчисленные меры для оздоровления и осушения помещений подвального этажа. Для достижения этого применяли разные способы. Если помещение находилось ниже уровня земли, они возводили снаружи подпорную стену, оставляя изоляционную полость; эту подпорную стену они соединяли с основной стеной в нескольких местах кирпичами, прорезали в подпорной стене отверстия, а внизу делали желоб с уклоном, чтобы отводить наружу влагу, просачивающуюся сквозь отверстия. Назначением этих кирпичей было не давать подпорной стене поддаваться под давлением земли. Иногда древние римляне довольствовались обмазкой стены со стороны земли толстым слоем раствора. Просочившаяся влага стекала по этой водонепроницаемой обмазке и не могла проникнуть в каменную кладку.
При постройке стен погребов мы почти всегда пренебрегаем их внешней штукатуркой. Если эти шероховатые фундаментные стены не обмазаны, влага в конце концов всегда проникает в них. Убедившись в том, что несчастье уже произошло, мы пытаемся бороться с ним путем водонепроницаемой обмазки изнутри, но этот способ ни в какой мере не может воспрепятствовать проникновению в стены сырости, вызывающей в них выщелачивание, вследствие чего отваливается штукатурка.
В средние века строители применяли отличный способ, устраняющий проникание сырости в стены подвального этажа; они облицовывали эти стены с наружной стороны прекрасно высокими рядами кладки так же тщательно, как и надземные части. Вода, просачивающаяся из земли, не могла задержаться на этой облицовке и стекала по ее поверхности, не проникая в каменную кладку.
Некоторые сорта камня обладают, однако, такой гигроскопичностью, что, будучи помещены на открытом воздухе над фундаментом, немедленно всасывают почвенную влагу и поднимают ее постепенно на довольно большую высоту, - таковы песчаники. Существует только один способ воспрепятствовать действию этой капиллярности: между верхней частью фундамента и первым надземным рядом кладки поместить слой такого непромокаемого вещества, как битум, пласты сланца или даже хорошо гудронированный картон. В средние века часто применяли тонкие плиты из шифера для устранения действия капиллярности, столь вредного для сохранности сооружений, построенных на уровне земли; ибо мы наблюдаем, что, например, ряды песчаника, уложенные непосредственно на фундамент и образующие цоколь, поглощают значительное количество воды, достаточное для того, чтобы вызвать разрушение первых рядов уложенных над ними камней мягкой породы, тем более быстрое, что некоторые из этих песчаников в изобилии содержат соли.
В больших изолированных зданиях, как, например, в замках, не будут излишни никакие меры предосторожности для обеспечения сухости надземных стен; это достигается либо при помощи дренажных каналов, либо обмазкой верхней части фундамента, либо, наконец, укладкой промежуточного изоляционного слоя.
* Бетон — римского происхождения. Древние римляне применяли бетон не только для фундаментов, но и для сводов и сплошных стен, облицованных бутовым камнем, обколотым снаружи, или кирпичом.
