Grunt pod fundamenty: przemarzanie, badania, zagęszczenie gruntu

Nie każdy grunt nadaje się pod fundamenty domu i nieraz należy wykonać zaawansowane prace ziemna, aby na działce można było postawić dom. Prawidłowe wykonanie wykopów pod fundamenty jest niezwykle ważne z punktu widzenia zgodności projektu z posadowieniem budynku. Prace wymagają niezwykłej precyzji oraz przestrzegania zaleceń projektowych. W końcu od tego będzie zależeć, czy dom będzie zbudowany na mocnych i trwałych fundamentach. Jak w takim razie dobrze przygotować grunt pod fundamenty domu i jakie są najczęściej popełniane na tym etapie budowy błędy? Wyjaśniamy w poniższym artykule.

Badania gruntu pod budowę domu

Wiele osób planujących budowę domu jednorodzinnego sądzi, że niekoniecznie warto wykonywać kosztowne badania geotechniczne gruntu przed zakupem działki, ze względu na stosunkowo nieduże obciążenia podłoża gruntowego. Prawo budowlane również nie nakazuje tego, ponieważ tego typu domy należą do pierwszej kategorii geotechnicznej, więc potrzeba jedynie sporządzenia dokumentacji geotechnicznej przedstawiającej orientacyjny obraz jakości danego gruntu pod fundamenty domu. Innymi słowy, można takie badania wykonać, ale przymusu nie ma, chyba że konkretny urząd wymaga opracowanej dokumentacji geotechnicznej wraz z projektem budowlanym, aby była zgodność z planami zagospodarowania przestrzennego. Sytuacja może dotyczyć zwłaszcza budynków podpiwniczonych.

Każdy dom wymaga dobrego zakorzenienia, a byłoby to zupełnie niemożliwe bez posadowienia go na odpowiednim gruncie oraz wykonania odpowiednich fundamentów.

Zanim przystąpi się do prac ziemnych związanych z wykopem pod fundamenty, warto przeprowadzić stosowne badania geotechniczne. Rodzaju gruntu warto sprawdzić jeszcze przed zakupem działki.

Jakość podłoża gruntowego ma przecież wpływ na trwałość całej konstrukcji, ale jednocześnie jego funkcjonalność i estetykę.

Nieodpowiednie grunty naturalne powodują zazwyczaj nierównomierne osiadanie budynku, co prowadzi do pękania ścian, a w skrajnych przypadkach nawet do zupełnego zniszczenia domu.

Właśnie dlatego tak ważne okazują się badania geotechniczne, aby mieć świadomość ewentualnych trudności już przed zakupem działki

Przy badaniach podłoża gruntowego zwraca się szczególną uwagę na trzy parametry mechaniczne, które mają decydujące znaczenie w kontekście zarówno bezpieczeństwa stawiania budynku, jak i kosztów jego posadowienia.

Ważne są takie parametry mechaniczne jak położenie, szczególnie wobec zmiennych warunków atmosferycznych i występowania gwałtownych niekiedy opadów.

W takiej sytuacji istotne jest ustalenie, w jakim kierunku będą spływać wody opadowe, aby zminimalizować ich wpływ na budynek.

Chociaż dom na skarpie prezentuje się zazwyczaj okazale, to warto sobie uświadomić skalę trudności podczas jego budowy i eksploatacji.

W tym kontekście znaczenie ma zarówno rodzaj gruntu, jak i kąt nachylenia terenu, a kluczowa będzie stateczność podłoża gruntowego na skarpie.

Chyba nikt nie chciałby powstania osuwiska.

Drugim kluczowym parametrem i to zwłaszcza dla domów podpiwniczonych, jest poziom wód gruntowych.

Zbyt wysoki będzie sprawiał problemy zarówno na etapie budowy, w czasie izolowania fundamentów, jak i w okresie eksploatacyjnym.

Wiąże się jednocześnie z wyższymi kosztami inwestycyjnymi.

Trzecim ważnym aspektem okazuje się rodzaj gruntu i warto pamiętać, że gleby o słabej nośności niosą pewne ryzyko.

Na pewno podnoszą wydatki, ale jednocześnie bywa, że określony grunt w ogóle uniemożliwia posadowienie budynku.

Tak się dzieje w przypadku namułów i rozmoczonych glin, jednak także gleby organiczne, na gruntach piaszczystych i miękko gliniaste sprawiają duże trudności ze względu na kiepską nośność.

W zasadzie zdecydowana większość gruntów w naszym kraju ma odpowiednią nośność do bezpiecznego postawienia domu jednorodzinnego, aczkolwiek rozsądnie mieć na uwadze występujące problemy tych inwestorów, którzy postanowili wybudować swój dom na niezbadanym podłożu.

Lepiej dowiedzieć się, jakie tak naprawdę grunty występują na działce i to już etapie zakupu parceli. Zawsze istnieje jakieś ryzyko, że dany teren niekoniecznie będzie się nadawać do zabudowy. Ponadto dobra znajomość warunków wodno-gruntowych na działce pozwoli podjąć odpowiednie decyzje odnośnie budowy domu w kontekście ochrony fundamentów i piwnicy przed naporem wody czy też ewentualnych problemów, jakie mogłyby się pojawić przy okresowym zalewaniu działki przez wody opadowe.

Badania geotechniczne okazują się także wyjątkowo pomocne przy dylematach związanych z głębokością posadowienia domu, co ma związek ze strefą przemarzania.

Kiedy grunt jest piaszczysty, a poza tym nie występują żadne zanieczyszczenia pylastymi oraz ilastymi cząstkami, to jest szansa na płytsze posadowienie budynku, już na głębokości 0,5 m przy strefie zamarzania wynoszącej 1 m. Jednak badania gruntu w takiej sytuacji są koniecznością.

Równie przydatne będą przy podejmowaniu decyzji odnośnie wykonania drenażu czy też odprowadzania wód opadowych przy braku kanalizacji deszczowej. Dobra znajomość podłoża gruntowego ułatwia niewątpliwie sporządzenie optymalnego projektu odwodnienia np. z wykorzystaniem studni chłonnej bądź systemu rozsączania.

Badania geotechniczne są wykonywane przez wyspecjalizowane firmy, a ich koszt waha się w granicach 100-300 zł za odwiert mający głębokość 1 m. Przy czterech odwiertach trzymetrowych cena wynosi 1200-2700 zł, więc w skali całościowych kosztów budowy domu nie jest to wielki wydatek. Warto wybierać firmy, które deklarują wykonanie co najmniej trzech odwiertów, gdyż tylko wtedy można sporządzić dokładną dokumentację geotechniczną.

Z kolei głębokość odwiertów należy uzależnić od specyfiki budynku. Głębokość 3 m wystarczy na budowę domu bez podpiwniczenia, ale przy domu z piwnicą konieczne będzie pogłębienie do 4-6 m.

Trzeba również znać przybliżoną lokalizację budynku na działce, aby badanie gruntu dało jak najbardziej wiarygodny obraz warunków wodno-gruntowych (poziom wód gruntowych). Każde badanie gruntu kończy się przygotowaniem przez inżyniera geotechnika dokumentacji geotechnicznej, często też uzupełnionej o badania laboratoryjne.

Rozpoznanie geologiczne musi składać się z części pisemnej opisującej analizę gruntu wraz z zaleceniami dotyczącymi budowy fundamentów oraz części graficznej zawierającej dokładną mapkę geologiczną terenu z zaznaczonym przebiegiem i grubością poszczególnych warstw gruntu pod fundamenty, jakie wykaże badanie gruntu pod fundamenty.

Widoczny jest także poziom wód gruntowych, co jest kluczowe w kontekście projektu izolacji przeciwwodnej bądź przeciwwilgociowej fundamentów.

W dokumentacji zawsze będzie zawarta informacja o rodzajach i nośności gruntów, a także ich parametrów i położenia wzajemnego względem siebie.

Można w niej znaleźć również wskazówki jaki wpływ ma poziom wód gruntowych na przeprowadzane prace ziemne czy też odnośnie wyboru odwodnienia terenu oraz ewentualnych późniejszych zmian poziomu wód gruntowych.

Grunty utrudniające bądź uniemożliwiające budowę domu

Grunty można rozróżnić ze względu na ich pochodzenie.

Grunty naturalne, inaczej rodzime, powstały w wyniku naturalnych procesów geologicznych, zaś grunty nasypowe wynikają z działalności człowieka i niektóre z nich w ogóle nie nadają się pod budowę domu.

Czujność powinny wzbudzić wielkie wykopy, które zostały zasypane gruzem bądź śmieciami.

Oznacza to, że wcześniej były w tym miejscu wyrobiska, a one w zasadzie nie stanowią odpowiedniego podłoża gruntowego pod posadowienie budynku, ponieważ tego typu grunt powoduje nierównomierne osiadanie domu.

Grunty nasypowe utworzone z iłów bądź gliny okazują się wyjątkowo trudne w zagęszczaniu i co ważne, pod wpływem wody opadowej niezwykle łatwo się uplastyczniają.

Warto również pamiętać, że czasami gruntami nasypowymi zasłania się pewne defekty sprzedawanej działki np. zasypane oczko wodne.

Grunty dzielimy także ze względu na ich spoistość. W przypadku gruntów niespoistych (żwiry, piaski i pospółki) najlepszą wartość mają te, których wskaźnik zagęszczenia gruntu jest najwyższy. Z kolei grunty spoiste (iły, gliny, pyły czy piasek gliniasty) będą nadawać się do celów budowalnych, o ile mają niski poziom plastyczności, a więc niski poziom wody w glebie. Muszą to być grunty zwarte, półzwarte bądź twardoplastyczne, gdyż dla nich współczynnik plastyczności IL nie przekracza poziomu 0,25. Warto również zwrócić uwagę na wskaźnik plastyczności LP, który określa ilość wody, jaką jest w stanie wchłonąć dany grunt po przejściu ze stanu plastycznego w płynny i w tym przypadku ten wskaźnik nie może przekraczać wartości 10. Niekiedy wzmacnianie podłoża wymusza zagęszczanie gruntu.

Należy sobie uświadomić, że takie grunty organiczne, jak namuły czy torfy w zasadzie nie nadają się pod budowę domu, ponieważ nawet stosunkowo niewielkie obciążenie będzie powodować, że grunty organiczne odkształcą się. W konsekwencji budynek zacznie się przemieszczać i grozi to katastrofą budowlaną.

Tego typu grunty organiczne można spotkać na obszarach, gdzie wcześniej były rozmaite zbiorniki wodne, jak rzeki, stawy bądź strumyki, a obecnie są niezwykle bujne łąki.

Grunty słabonośne zdarzają się również na terenach zalewowych tarasów rzecznych.

Generalnie można powiedzieć, że najlepsze będą grunty spoiste o stanie twardoplastycznym. Mają zazwyczaj wysoki wskaźnik zagęszczenia gruntu i budynek będzie równomiernie na nich osiadał.

Przygotowanie gruntu pod fundamenty krok po kroku

Prace ziemne najkorzystniej zaplanować na pierwszy kwartał roku, po ustąpieniu mrozów.

Najczęściej będzie to przełom marca i kwietnia.

Z kolei ich zakończenie powinno przypadać na przełom października i listopada, gdyż właśnie wtedy można liczyć na dobre warunki atmosferyczne, a tym samym nie będzie żadnych przestojów na budowie.

Niedobrym pomysłem jest wykonanie wykopu przed zimą i pozostawienie go, aby dalsze prace zacząć na wiosnę, ponieważ ujemne temperatury mogą spowodować zniszczenie struktury gruntu na poziomie posadowienia.

Mrozy doprowadzają przede wszystkim do przemarzania gruntu, z tym że głębokość przemarzania nie jest jednakowa dla wszystkich regionów naszego kraju.

Na Suwalszczyźnie będzie to 1,4 m, ale na zachodzie jedynie 0,8 m.

Warto także pamiętać, że grunty najbardziej przemarzają tam, gdzie nie ma roślinności i często wieją silne wiatry.

Z kolei gruba warstwa śniegu działa jak swoista izolacja i wtedy podłoże mocno nie przemarza.

Innymi słowy, ewentualne szkody w wykopie zależą od warunków atmosferycznych, a na nie wpływu nie mamy i dlatego lepiej unikać robienia wykopu przed zimą, chyba że ktoś ma pieniądze i ochotę na eliminowanie usterek na wiosnę.

Drugim czynnikiem wpływającym na powstawanie szkód jest rodzaj gleby.

Grunty spoiste pękają pod wpływem działania mrozu i mogą też pojawiać się wysadziny, czyli podnoszenie się warstw przemarzających.

Podczas wiosennych roztopów następuje zniszczenie struktury gruntu i to na głębokość nawet kilkudziesięciu centymetrów.

Zjawisko jest spowodowane faktem, iż część przemarznięta podłoża gruntowego pozostaje szczelna, natomiast wierzchnia warstwa jest mocno uplastyczniania przez topniejący śnieg i słońce.

W takiej sytuacji konieczne staje się usuniecie przemarzniętych warstw gruntu jeszcze przed wykonaniem fundamentów.

Z kolei przy gruntach niespoistych problem pojawia się przy wysokim poziomie wody gruntowej, ponieważ woda zamarzająca automatycznie powiększa swoją objętość, co prowadzi do rozsuwania ziaren piasku.

Na wiosnę konieczne jest wtedy dogęszczenie rozluźnionego wykopu.

Jeżeli z jakiegoś powodu wykop został wykonany tuż przed zimą, to konieczne będzie dobre jego zabezpieczenie.

Najlepszą metodą okazuje się pokrycie dna wykopu płytami styropianowymi bądź matami słomianymi.

W przypadku stosunkowo niewielkich i krótkotrwałych mrozów takie zabezpieczenie powinno wystarczyć, ale przy wyjątkowo silnych mrozach niekoniecznie i trzeba mieć tego świadomość.

Warto także pamiętać, że czasami grunt nośny będący oparciem dla ław fundamentowych znajduje się na sporej głębokości i wtedy pozostają dwie opcje.

Można zrobić wykop do jego poziomu, ale trzeba się liczyć z bardzo wysokimi kosztami ścian fundamentowych.

Drugą, tańszą możliwością, będzie wymiana gruntu na nośny, czyli zabranie nadmiaru gruntu o słabej nośności oraz zastąpienie go bardziej spoistym np. dobrze ubitą podsypką piaskowo-żwirową.

Wytyczenie obrysu fundamentów domu jednorodzinnego

Ten element powinien wykonać geodeta zanim zaczną się prace ziemne. Chodzi o skrupulatne wytyczenie obrysu, czyli zewnętrznych krawędzi ścian. W ten sposób będzie pewność, że budynek zostanie posadowiony zgodnie z projektem. To właśnie wzdłuż owego obrysu wykonuje się później wykopy, natomiast dane należy umieścić w dzienniku budowy. Równie ważny będzie poziom posadowienia domu i do jego obliczenia służą ławy drutowe oraz reper.

Prace ziemne

Ten etap można w zasadzie podzielić na dwa, ponieważ wykonanie samego wykopu należy poprzedzić usunięcie warstwy gleby roślinnej i zabezpieczenie rosnących na działce drzew.

Usunięcie ziemi roślinnej

Pierwszą kwestią jest zdjęcie warstwy ziemi roślinnej, czyli humusu, z wyznaczonego wcześniej obrysu budynku. Trzeba jedynie pamiętać o co najmniej 1 metrowym zapasie z każdej strony. Ta próchnicza ziemia ma dużą wartość i jest po prostu droga, a przy tym niezwykle przydatna przy urządzaniu ogródka przydomowego. Co ważne, nawet nie zaleca się pozostawienie pod domem warstwy próchniczej, która nie tylko łatwo osiada, ale także sprzyja rozwojowi grzybów. Humus najlepiej składować w miejscu, gdzie później będzie najbardziej potrzebny podczas urządzania ogrodu, jednak nie może to być w zbyt dużej bliskości wykopu bądź krawędzi skarpy, co groziłoby jej osunięciem. Nie wolno także zrzucać humusu wokół drzew, aby nie ograniczać dostępu tlenu do korzeni. Najlepszym rozwiązaniem są pryzmy mające 1,5 m wysokości i 2-4 m szerokości, a na ich szczycie należy zrobić zagłębienie, co umożliwi wodzie swobodne wsiąkanie.

Bardzo ważne, aby ziemia nie została zachwaszczona, ani też ubita i dlatego nie można najeżdżać na nią ciężkim sprzętem budowlanym oraz tworzyć zbyt dużych pryzm. Kiedy w glebie zaczyna brakować tlenu, to automatycznie pogarsza się jej jakość. Przy usuwaniu humusu trzeba pamiętać o konieczności jego pozostawienia pod drzewami w zasięgu korzeni drzew, aby ich nie pozbawić składników pokarmowych.

Ochrona rosnących na działce drzew

Jeżeli na działce pozostają drzewa, to trzeba uważać, żeby ich nie uszkodzić mechanicznie. Równie niekorzystne okazuje się zanieczyszczanie ziemi pozostałościami materiałów budowlanych oraz jej ugniatanie. Zaleca się wykonanie prowizorycznego ogrodzenia mającego minimum średnicę połowy korony. W ten sposób unika się ryzyka przypadkowego uszkodzenia w wyniku nieostrożnego składowania materiałów bądź parkowania samochodów. Przy stosunkowo niewielkim metrażu działki mogą być problemy ze znalezieniem wystarczająco dużo miejsca na opłotowanie, więc należy przynajmniej otoczyć pnie drzew palisadą z desek albo matami słomianymi. Jednak wtedy może dochodzić do zanieczyszczenia czy też ubicia ziemi, chyba że trafi się na wyjątkowo rzetelną firmę budowlaną, która będzie pracować z wielką ostrożnością.

Wykonanie wykopu

Pracami ziemnymi najczęściej zajmuje się ta sama ekipa, która później postawi dom. Jeszcze przed przystąpieniem do prac należy sprawdzić, czy przypadkiem nie znajdują się jakieś przewody instalacyjne w miejscu planowanych wykopów podłoża gruntowego. Prac raczej nie powinno się przeprowadzać w dni deszczowe, natomiast niekoniecznie prognozy pogody sprawdzają się, więc zawsze w zapasie musi być przygotowana gruba folia zabezpieczająca, która ochroni wykop przed wodami opadowymi. Wykop wykonuje się zazwyczaj za pomocą minikoparki o łyżce mającej 1 m szerokości bądź koparki.

Warto przy tym podkreślić, że koszt wynajęcia minikoparki na dzień pracy będzie wynosić 100-300 zł, natomiast koparki traktorowej 50-80 zł za godzinę. W przypadku wynajmu na jeden dzień niekiedy bywa doliczany koszt dojazdu. Na pierwszy rzut oka tańszym rozwiązaniem wydaje się minikoparka, jednak trzeba sobie uświadomić, że koparka traktorowa szybciej zrobi wykop.

Dziura nie może być głębsza niż przewidziane posadowienie budynku i dlatego ostatnie 10-15 cm powinno wybierać się ręcznie za pomocą łopaty, ewentualnie minikoparki z łyżką 30-100 cm. Gdyby w jakimś miejscu głębokość była większa od poziomu posadowienia domu, to najlepiej wypełnić je chudym betonem, ewentualnie piaskiem stabilizowanym cementem.

Chudy beton nie tylko idealnie wyrówna zbyt głębokie wykopy, ale może także służyć jako podkład pod ławy fundamentowe żelbetowe o stosunkowo małej wysokości oraz dużej szerokości.

Przy tego typu fundamentach niezwykle istotne będzie zbrojenie poprzeczne i co ważne, nie można go zabrudzić gruntem z wykopów, więc optymalnym rozwiązaniem okazuje się umieszczenie zbrojenia na warstwie podkładu z suchego betonu.

Świeża mieszanka betonowa nie miesza się z gruntem i tym samym nie będzie z niej odciągany zaczyn cementowy. To ważne, bo dzięki temu nośność fundamentów okazuje się wysoka. Warto jedynie pamiętać, że raczej nie praktykuje się układania suchego betonu pod ławy fundamentowe betonowe ze zbrojeniem podłużnym. Innym materiałem stosowanym do wyrównywania zbyt głębokich wykopów będzie zagęszczony piasek wymieszany z cementem w stosunku 60-100 kg cementu na 1 m3 piasku.

Wilgoć z otoczenia zwiąże ziarna piasku i utworzy się bardzo mocna warstwa, aczkolwiek nie tak mocna jak ta z suchego betonu.

Warto nadmienić, że tego typu piasek bardzo często wykorzystuje się też do wykonywania podjazdów i brzegów ścieżek w ogrodzie.

Trzeba też pamiętać o tym, że w odległości 60 cm od wykopu nie wolno składować niczego ciężkiego, ponieważ mogłoby to doprowadzić do osunięcia się skarpy.

Bardzo ważne jest, aby wykopu nie robić na długo przed wykonaniem ław i absolutnie nie można dopuścić do sytuacji, kiedy zbierałaby się w nim woda opadowa.

To groziłoby rozwodnieniem warstw gruntu, a w konsekwencji osiadaniem domu poniżej umieszczonego w projekcie poziomu posadowienia jego fundamentów.

Jak już wcześniej wspomniano, głębokość wykopu zależy od głębokości posadowienia budynku.

Kiedy dno wykopu będzie sięgać dolnej krawędzi ław fundamentowych, to powierzchnia wykopu musi być większa, natomiast deskowanie wykonuje się na jego dnie.

Jednak znacznie częściej robi się szerszy wykop do górnej powierzchni przyszłych ław fundamentowych i wtedy głębsze będą wyłącznie same rowy pod ławy.

Ich szerokość musi być większa niż ław, ponieważ tylko w ten sposób uda się bez problemu zamontować deskowanie.

Warto przy tym pamiętać, że w przypadku słabo zagęszczonego piasku trudno byłoby zrobić wąskie wykopy pod same ławy, ponieważ grunt zacznie się osypywać. Najpierw należy więc sprawdzić stopień zagęszczenia gruntu i ewentualnie przeprowadzić zagęszczanie gruntu.

Niektóre wykopy wymagają dodatkowego zabezpieczenia krawędzi i tak się dzieje przy skarpach, gdzie należy ułożyć deski.

Z kolei przy głębokości powyżej 1 m konieczne jest zastosowanie rozparcia.

Istnieje także opcja wykonania fundamentów w wykopie bez deskowania i wtedy będą one tworzyć konstrukcję monolityczną bez rozróżnienia na ławy fundamentowe i ściany.

W takiej sytuacji wykop zabezpieczony folią wypełnia się betonem.

Należy jedynie zwrócić uwagę na to, aby wykop był idealnie równo wykonany i nie można dopuścić do osuwania się jego ścianek.

Sprawdzenie prac ziemnych

Wykonanie odpowiedniego wykopu pod fundamenty wymaga dużej staranności i po zakończeniu prac należy zweryfikować efekty. Bardzo ważne jest zachowanie prawidłowych kątów, więc za pomocą taśmy mierniczej o długości 25 m warto zmierzyć przekątne obrysów budynku. Każda z nich w danej parze powinna mieć identyczną długość. W innym przypadku kąty nie będą proste. Trzeba również dopilnować, aby głębokość oraz szerokość wykopów nie wynosiła więcej niż przewidziano to w projekcie, a margines błędu wynosi 2 cm. Zbyt głębokie wykopy oznaczają niebezpieczeństwo kontaktu z wodami gruntowymi, natomiast zbyt płytkie powodują powstawanie wysadzin, a w efekcie pękanie fundamentów.