Е.И. Романова, В.В. Дмитриев, Л.В. Заботкина

Особенности строительства сооружений Ростовского кремля по результатам детальных инженерно-геологических исследований

Ростовский кремль расположен на низменном северо-западном берегу озера Неро на территории г. Ростова Великого. Территория кремля застраивалась на протяжении нескольких столетий, начиная IХ-Х вв., достигнув к концу XVII в. своего архитектурного величия. На протяжении последующих веков ряд зданий и сооружений перестраивался, реставрировался, однако в целом архитектурный комплекс XVII в. сохранил свой облик до настоящего времени.

Архитектурный ансамбль Ростовского кремля с окружающей его природной средой можно представить как природно-техническую систему (ПТС) исторической территории. Для комплексного изучения и сохранения этой природно-технической системы необходимо располагать информацией как о наземной ее части (техногенной – зданиях и сооружениях), так и о подземной (природной), внутри которой поддерживается установившийся режим функционирования.

Московский государственный геологоразведочный университет (МГГРУ), по заданию ГМЗ «Ростовский кремль» с 1995 г. поэтапно проводит комплексные исследования этой ПТС исторической территории. К 2000 г. была проведена общая оценка подземной охранной зоны кремля с составлением картографической ее модели и организован мониторинг. Следующим этапом этих работ являются детальные инженерно-геологические исследования на отдельных участках памятников архитектуры, основная цель которых, разработка рекомендаций по их сохранению. Детальные инженерно-геологические исследования на участках включают: сбор и обобщение архивных и фондовых материалов; полевые работы; камеральную обработку данных. Перед началом полевых исследований по архивным и опубликованным данным составляется краткая историческая справка о строительных и реставрационных преобразованиях, о хозяйственном использовании памятника архитектуры за его многовековую историю, что позволяет в общих чертах определить условия, в которых был создан памятник, проследить изменения, происходившие в сфере взаимодействия сооружения с природной средой и оценить современное состояние сооружения относительно его первоначального облика. Проводится деформационная съемка сооружения для оценки современного технического состояния сооружения. Определяются конструктивные особенности фундаментов здания и произошедшие с ними изменения, устанавливается их несущая способность. Исследуется инженерно-геологическая ситуация в пределах сферы взаимодействия памятника архитектуры и проводится расчет реакции сооружения на изменения происходящие в ее пределах. По такой схеме за период с 2001 г. были детально исследованы участки Самуилова корпуса, Красной палаты, стены Григорьевского затвора, Часобитной, Водяной и Дровяной башен, Княжьих теремов, ц. Исидора Блаженного. Всего в пределах Архиерейского двора за разные годы было пройдено около 80 различного рода выработок, в том числе 30 шурфами вскрыты фундаменты зданий Ростовского кремля. Каждое подобное исследование сопровождалось инженерно-геологическим и археологическим описанием, комментарием и фотодокументированием. Собранные сведения и сопоставительный анализ материалов по выработкам других организаций позволяют сделать некоторые обобщения, касающиеся, изменения топографии исторической территории с момента ее наиболее активного заселения до периода ее наиболее крупной застройки XVII в., а также некоторых строительных приемов закладки древних фундаментов.

В процессе наших исследований было доказано, что центральная часть территории города Ростова в четвертичном периоде достаточно активно прогибалась, поэтому уровень грунтовых вод в ее пределах занимал всегда достаточно высокое положение. Эта территория не подвергалась техногенному подтоплению, она была как бы «исходно подтопленной». Исследования отложений средне-верхневалдайского возраста, позволили установить, что на территории Ростовского кремля существовал русловой врез, в значительной мере определивший палеорельеф исторической территории. Максимальная ширина палеодолины этого руслового потока около 20 м. Исток его, вероятнее всего, находился восточнее Архиерейского двора, а на территории кремля он прослеживался под Водяной башней, далее на запад южнее Самуилова корпуса в сторону Красной палаты. За счет его эрозионной деятельности, над его руслом, в последующее время сформировались пониженные участки, которые в последствии заболачивались. В общих чертах палеорельеф этой территории ко времени его заселения, представлял собой достаточно выровненную территорию с локальными небольшими углублениями и с общей тенденцией понижения к пойме оз. Неро с северо-восточной части территории на юг и юго-запад. К середине XVII в., перед нами предстает уже техногенно локально измененная поверхность. Так, к этому времени наиболее возвышенным был участок Самуилова корпуса, немного ниже Часобитной башни и Дома на погребах, с плавным погружением рельефа в западном и южном направлении и достаточно резким к Водяной башне. Перепад высот поверхности участков Самуилова корпуса и Водяной башни достигал более 1,5 м.

Теперь о некоторых технологических особенностях строительства периода XVII в., прежде всего они относятся к фундаментам, скрытым от взглядов исследователей под землей. В основном фундаменты сооружений Ростовского кремля относятся к ленточному типу и представлены комбинированным ростверком – бутовой (валунной) лентой на деревянных сваях. Большая часть зданий и сооружений Архиерейского двора, возведенных в 70-90-е гг. XVII в., имеет практически сходную технологию устройства фундаментов.

В общих чертах ее можно охарактеризовать следующим образом. По периметру здания вырывался ров на глубину до 2,0 м, (реже больше как у Самуилова корпуса и ц. Спаса на Сенях до 2,4 м) и на ширину стен, причем, как правило, к верху ров расширялся под углом 70-80°, за счет чего у поверхности он был на 0,2-0,5 м шире стен. Далее в большинстве случаев основание рва укреплялось деревянными сваями, которые вбивались с таким расчетом, чтобы оголовки свай превышали на 0,2-0,3 м нижнюю поверхность рва. Дно рва заливалось, как правило, известково-песчаным раствором, смешанным с крупными обломками кирпича, который выполнял и гидроизоляционную роль, а затем между оголовками свай помещались не очень крупные валуны. После заполнения межсвайного пространства, выкладывались последовательно валунные ряды с проливкой их указанным раствором. Иногда валунные ряды выравнивались крупными обломками кирпича или щебня. В исследуемых фундаментах прослеживается от четырех-пяти до семи-восьми рядов валунов. Надо сказать, что валунный фундамент также является особенностью северных городов России, где обширные территории в древности были погребены под мощным ледниковым панцирем, сформировавшим специфические моренные грунты, содержащие большое количество окатанных полимиктовых валунов. Неглубокое залегание валунного строительного материала позволило в большом количестве использовать их для строительства многочисленных сооружений. Валунная лента имела симметричную, прямоугольную или трапецеидальную (с расширенным верхним обрезом) форму сечения. Верхний слой валунного фундамента заливался известковым раствором. Завершением конструкции фундамента нередко являлась «вымостка», выполненная из нескольких рядов кирпича (от 2-3 до 5-6) на известковом растворе, которая выравнивала валунный фундамент. В конструктивном плане она, могла быть, немного шире цоколя, но не более чем на 1/2 кирпича, и на 15-40 см уже валунного фундамента. Нередко вымостка являлась частью конструкции цоколя, но чаще она сооружалась ниже поверхности земли. Среди обследованных нами фундаментов лишь у Водяной башни были установлены в основании бутовой кладки еще дополнительный деревянный настил из пересекающихся взаимно перпендикулярных деревянных лежней, выходящий на 0,3-0,4 м за ширину фундамента. Диаметр лежней 0,08-0,1 м, расстояние между ними около 0,10-0,12 м. Расположены они под углом 30°-45° к бутовой кладке фундамента. Как уже отмечалось выше, участок Водяной башни занимал пониженное положение относительно окружающего его рельефа, что сказывалось на особом его гидрогеологическом режиме, за счет чего здесь было достаточно топкое заболоченное место, а грунты основания содержали большое количество органики. Возможно, это предопределило такую особенность подготовительной работы для закладки фундаментов. Вероятнее всего на зыбкое грунтовое основание фундаментного рва уложили деревянные лежни, чтобы было проще выравнивать последующие валунные ряды кладки фундамента.

Интересно сопоставить изученную нами технологию заложения фундаментов и укрепления грунтовых оснований XVII в. в Ростове Великом с древними строительными рекомендациями, которые вероятнее всего были известны древним строителям Ростова. Наиболее древние рекомендации по укреплению слабых оснований сваями известны еще со времен Витрувия (I в. д.н.э.). В известных его 10 книгах по архитектуре отмечается: «Если нельзя дорыться до материка и земля на месте будущего фундамента наносная или болотистая, то надо это место выкопать, опорожнить и забить ольховыми, масличными или дубовыми обожженными сваями. Вбивать их машиной как можно теснее, а промежутки между ними завалить углем, после чего выложить как можно более основательный фундамент». Спустя 16 столетий итальянский архитектор А. Палладио (XVI в.) уточняет: «Если почва окажется мягкой на значительную глубину как на болотах, то надо установить сваи длиною в 1/8 вышины стены и толщиною в 12 долей своей длины. Их должно ставить настолько тесно, чтобы не оставалось места для других и вбивать ударами скорее частыми, чем тяжелыми для того, чтобы под ними плотнее улеглось и лучше держало».

Следуя рекомендациям А. Палладио, мы составили таблицу зависимости длины и диаметра свай от высоты стен здания:

Высота стен здания, мДлина свай, мДиаметр свай, м
303,750,31
253,120,26
202,500,21
151,870,16
101,250,10

Выполненные исследования в Ростовском кремле, Свято-Троицкой Сергиевой Лавре и на других объектах, показывают различные отклонения от схемы забивки свай рекомендуемых А. Палладио. Большое разнообразие типов свайных полей для различных сооружений показывает, что архитекторы (строители) сооружений на Руси XVI – XVIII вв. приспосабливали конструкцию свайного укрепления оснований к типам грунтов, имеющих развитие на их территории. Систематизация этих данных позволяет выполнять ретроспективную оценку инженерно-геологических условий времени строительства древних сооружений.

В заключении необходимо отметить, что совместно выполненная с историками и археологами интерпретация данных, получаемых в процессе детальных инженерно-геологических исследований, позволит полнее раскрыть исторические особенности древнего строительства и пополнить представление о культуре и истории Ростова Великого.