Ю. Г. Екимов. К вопросу о принципах крепления фундаментов Тульского кремля (археологический аспект)

Тульский кремль, построенный между 1508 и 1520 гг. как центральное звено первой регулярной линии обороны южных рубежей Московского государства, был возведен в совершенно иных топографических условиях, нежели большинство городов и крепостей предшествующего времени. Факт его сооружения в низине, на зыбком грунте болотистой местности, которая еще в XIX в. изобиловала трясинами и топями, неоднократно отмечался в исследованиях по истории кремля [5. С. 48; 6. С. 15; 9. С. 236]. Проведенные геологические изыскания в процессе реставрационных работ в 60–70 гг. прошлого столетия и археологических исследований 1999–2000 гг. показали, что уровень грунтовых вод на территории кремля фиксируется сейчас на глубине около 3–5 м от уровня современной поверхности (около 2,0 м от уровня древней поверхности). Подтопление нижних горизонтов культурного слоя и выявленных в нем строительных сооружений было отмечено и в ходе археологических исследований на трассе ливневой канализации в 1990–91 гг. [7. С. 11–12; 8. С. 17]. Косвенным подтверждением близкого залегания грунтовых вод к поверхности в период строительства крепости являются и результаты наших работ на месте колокольни Успенского собора. Было отмечено, что углубленные ниже материкового основания (более 2,0 м от уровня погребенной почвы) сооружения раннего этапа функционирования кремля имеют следы реконструкции в виде подъема их основания на 0,3–0,5 м за счет вторичной подсыпки грунта. Данный факт, вероятнее всего, отражает отсутствие у первых поселенцев четкого представления о гидрологическом режиме в кремле. Кстати сказать, глубина погребов (считая от эго же уровня) в постройках конца XVI–XVII вв. уже не превыша- 1,5 м.

Причина выбора столь «неудобного» места (это неудобство еще более усилится, если представить те неблагоприятные экологические условия, которыми должна была сопровождаться жизнь в заболоченной местности) объясняется совершенно иными политическими и стратегическими установками, сложившимися в русском государстве к началу XVI в. На смену принципу самосохранения, присущему городам и крепостям раннего и развитого средневековья, основной задачей укреплений которых была защита живой силы материальных ценностей от потенциального врага, т. е. индивидуально-оборонительной (яркий пример – существование так называемых городищ-убежищ), пришло решение задач общегосударственно масштаба, в которых отразился переход к активной политике, направленной, с одной стороны, на создание протяженных и действенных линий обороны на рубежах Московской Руси, а с другой,– на использование их в качестве плацдармов для осуществления территориальных притязаний московских государей. Первой такой линией на южных рубежах стала Засечная черта, а Тула – ее центральным звеном. Судя по всему, она была призвана прикрыть одно из наиболее опасных направлений на пути вторжения татарских орд. Поэтому выбор места строительства крепости определялся в данном случае не топографическими условиями, а стратегическими соображениями.

Строительство столь массивного кирпично-каменного сооружения на зыбком грунте должно было, безусловно, сопровождаться поиском соответствующего инженерного решения по созданию устойчивого фундамента. В качестве такового, как отмечал А. П. Рудаков, была использована комбинация его свайного крепления с горизонтальными лежнями [6. С. 16]. Правда, вывод этот был сделан без достаточной аргументации и ссылки на источник. Не прибегая к анализу достоверности данной точки зрения и опираясь только на факт отсутствия каких-либо деформаций в конструкции стен и башен Тульского кремля (сам по себе этот факт, как косвенный аргумент в пользу прочности основы, на которой покоятся кремлевские стены и башни, весьма важен), ее приводит в своей работе и В. В. Косточкин [5. С. 53]. Первые достоверные свидетельства, подтвердившие наличие свайного крепления фундаментов Тульского кремля, были получены в ходе изыскательских работ перед началом его реставрации 60–70 гг. прошлого века [1], когда в разных местах возле его стен башен была заложена серия шурфов различной глубины. В шурфе № 6, примыкавшем к северной стене Спасской башни, на глубине 70 см от уровня современной поверхности был обнаружен лежавший параллельно стене квадратный в сечении брус, который ограничивал с внешней стороны основание фундамента башни (рис. 1, Б). В пояснении к чертежу авторы работ определили этот брус как лежень, подведенный под фундамент башни. Шурфом № 18, который был заложен у наружного фасада стены между Никитской и Одоевской башнями, вскрыт ее фундамент, под краем основания которого на глубине 320 см от современной поверхности удалось зафиксировать верх дубовой сваи диаметром около 0,25 м (рис. 1, В).

Более значительные результаты, позволяющие сделать ряд обобщений относительно системы крепления фундаментов Тульского кремля, были получены в процессе новостроечных работ на его территории, которые с 1999 г. ведет археологическая экспедиция объединения «Тульский областной историко-архитектурный и литературный музей». В 2000 г. на трассе ливневой канализации в районе башни Водяных ворот был заложен раскоп № 2, ориентированный по линии северо-восток – юго-запад (перпендикулярно юго-западной стене башни). Материк на территории раскопа фиксировался на отметке 350–356 см от 0. После завершения археологических работ на месте раскопа был вырыт котлован коллектора ливневой канализации с той же ориентировкой (рис. 1, А; 2, Д). Северовосточная его стенка отстояла от стены башни почти на 10,0 м. Котлован был углублен до отметки 581 см от 0 (около 5,5 м от уровня современной поверхности). От его края в сторону башни, под ней и далее до р. Упы в материковой глине была проложена внешняя труба (стальной футляр) выпуска ливневой канализации с наружным диаметром 122 см. Ее трасса проходила по центральной оси проезда в башне Водяных ворот. Прокладка до отметки 43,7 м от начала трубы (около 21–22 м от внешней стены башни) велась методом прокола без наружного вскрытия грунта. Труба укладывалась горизонтально, ее основание располагалось на 0,15–0,20 см выше дна котлована. У юго-западного края башни Водяных ворот основание трубы фиксировалось на глубине 562 см от 0, а у северо-восточного – на отметке 558 см. В дальнейшем внутрь внешней трубы была помещена вторая труба меньшего диаметра, а промежуток между ними заполнен цементом. Данный технический прием, когда идет фактическое замещение выбранного грунта металлобетонной конструкцией (кстати сказать, апробированный при прокладке подземных коммуникаций в исторической зоне Москвы), позволяет избежать подвижек грунта и деформации наземной части сооружения.

В процессе прокладки трубы-футляра строители, не доходя 0,3–0,4 м до юго-западного (внутреннего) края башни, натолкнулись на ряд перегораживавших трассу дубовых свай и основание фундамента башни (рис. 3). Дальнейшие работы, которые на всех стадиях осуществлялись под наблюдением сотрудников археологической экспедиции, предварялись вырубкой свай и подтесыванием нижней части фундамента до верхнего уровня трубы. По фронту в площади прокола постоянно фиксировались пять свай (с учетом выступавших из стен уже за пределами трубы). Часть из них стояла вертикально, часть – с незначительным наклоном в одну или другую сторону (рис. 3, 2). В момент расчистки и вырубки сваи имели темно-вишневый цвет внешней поверхности. Структура дерева плотная, твердая. Верхушки свай ровные, слегка затесанные, без следов разбитости. Поверхность свай слабо обожжена. Сваи в основном располагались в шахматном порядке на расстоянии 0,15–0,25 м друг от друга (рис. 3, 1). Отдельные из них, забитые, вероятно, в целях дополнительного уплотнения грунта, образовывали пары с основными опорами. Промежутки между сваями были заполнены плотной переотложеной глиной синевато-серого цвета. В ходе расчистки было отмечено, что вертикальные ее слои имели дуговидные в плане стенки: вероятнее всего, это результат утрамбовывания глины в промежутках между сваями бревном круглого или сегментовидного сечения.

Всего на участке прокола под башней Водяных ворот протяженностью 12,75 м было зафиксировано 49 рядов свай и извлечено около 190 их единиц, в т. ч. 19 целых (рис. 2, Б). Верхний уровень свай фиксировался на отметке 452–454 см от 0, их высота в пределах прокола 104–110 см. Непосредственно на сваях без каких-либо следов горизонтальных лежней располагалось основание фундамента башни. Крайние его ряды с каждой из сторон были сложены из крупных тесаных камней белого цвета размером 50–55x35– 40x25–30 см. Между ними основание фундамента образовывал слой бутового разноразмерного камня, скрепленного известковым раствором розовато-желтого цвета с белесыми включениями.

В процессе работ выяснилось, что протяженность фундамента по линии прокола (ширина) оказалась несколько меньшей, нежели протяженность его свайного крепления. Если с внутренней стороны башни начало свайного крепления практически совпадало с началом фундамента и ограничивалось стенкой котлована, то с внешней, обращенной к реке стороны за краем фундамента, имевшим ширину 12,0 м, фиксировались еще три ряда свай, за крайней северо-восточной из которых начиналась противоположная стена котлована. В верхней части эти сваи были перекрыты слоем мелкого бутового камня и щебенки с известковым раствором толщиной 5–20 см (рис. 2, Б; 3, 3, 4). Поверх него фиксировалась тонкая (до 5–7 см) прослойка темного гумусированого суглинка. Выше уходил слой переотложенного бурого суглинка. Кстати сказать, таким же суглинком был заполнен промежуток между крайней сваей и материковой стенкой котлована. Отмеченные конструктивные особенности дают основание предполагать, что кладка фундамента велась строителями от внутренней стены башни, где и фундамент, и его свайное крепление примыкают к стене котлована, в сторону реки. С этой стороны вдоль края фундамента за счет отступавших от него свай была образована рабочая площадка шириной 0,8–0,9 м. Слой же темного гумусированого суглинка (слабо выраженный культурный слой) сформировался на ней в процессе возведения фундамента.

Морфологический анализ извлеченных в ходе работ фрагментов свай и их целых экземпляров показал, что в качестве исходного материала были использованы бревна диаметром от 12 до 46 см. При этом сваи изготавливались как из целых бревен-кругляков, так и их частей сечением от 1/2 до 1/8 бревна (табл. 1). Подавляющая часть свай (более 88 %) изготовлена из целых бревен (21,6 %), полубревен (34,1 %) и 1/4 их части (32,4 %). За этим, безусловно, стоит наиболее удобный вариант продольного расчленения исходного материала. Наблюдается достаточно устойчивая корреляция между диаметром исходного сырья и сечением свай. Так, для свай, изготовленных из целых бревен, использовался преимущественно кругляк диаметром 14–18 см (75,0 %); на сваи из полубревен шел в основном лес диаметром 18–26 см (более 92 %); для свай же сечением в 1/4 ствола преобладающим материалом являлись бревна диаметром 22–30 см (около 77,0 %).

Таблица 1

Примечание: числитель – абсолютные значения, знаменатель – %.

Как уже отмечалось, целыми из площади прокола под башней Водяных ворот удалось извлечь только 19 свай, т. е. примерно 1/10 от общего числа (рис. 2, В). Их длина составляла 0,94–1,74 м. При этом основная часть (14 экземпляров) имела длину от 1,50 до 1,62 м_. Продольная ось стеса у нижних концов целых свай составляла 0,3–1,0 м при наиболее характерном варианте 0,5–0,7 м. Обратим внимание и на то, что остальные сваи, несмотря на неоднократные попытки, не удалось не только извлечь, но даже расшатать в глинистом слое, залегавшем ниже основания трубы-футляра. Вполне вероятно, что извлеченные сваи являлись не основными, а уплотняющими слой синевато-серой глины между более длинными сваями.

Здесь нелишне будет напомнить, что длина свай под фундаментом Тверской башни Белого города в Москве достигала 2,3 м [4. С. 18]. Завершая характеристику извлеченных свай, отметим еще один момент. Лишь на одной из них удалось зафиксировать незначительную разбитость верхнего края, все же остальные имели слабо подтесанную с краев ровную площадку. Последнее свидетельствует об отсутствии мощной ударной нагрузки при забивании свай в грунт.

Зафиксированные в процессе работ на трассе ливневой канализации фактические данные и их анализ позволяют сделать ряд выводов относительно конструктивных особенностей фундамента башни Водяных ворот. Прежде всего обратим внимание на то, что участок фундамента и его свайное крепление были зафиксированы в проезде башни. Данный факт свидетельствует о том, что фундамент занимал всю площадь под основанием башни, а не только под ее стенами. Этот вывод, как нам представляется, может быть распространен и на все остальные проездные башни Тульского кремля. Сопоставление ширины башни на уровне стен выше контрфорса с наружной стороны (10,8 м) и протяженности фундамента (12,0 м) свидетельствует о том, что площадь последнего была больше площади самой башни. При этом, если с внутренней ее стороны, где стена вертикально поднимается вверх, фундамент выступает за ее пределы на 0,3–0,4 м, то со стороны реки эта разница достигает 0,8–0,9 м. Последнее вполне объяснимо, поскольку с этой стороны стена была усилена контрфорсом. Подобный факт был отмечен в ряде случаев и в процессе шурфовки в районе стен и башен кремля при подготовке комплексного проекта его реставрации.

Достаточно важным представляется выяснение вопроса глубины заложения фундамента. Судя по нивелировочным отметкам его основания и верхнего уровня погребенной почвы у северо-восточного борта раскопа № 2 (около 10 м от башни Водяных ворот), высота фундамента составляла не более 1,2–1,3 м. Эта цифра существенно расходится с высотой участков фундамента, зафиксированных при шурфовке 60–70-х гг., которая у Спасской башни (шурф № 6) составляла 2,7 м, а у стены между Никитской и Одоевской башнями (шурф № 18) – 2,2 м. Трудно представить, что столь массивное сооружение, как башня Водяных ворот, да еще возведенное на берегу реки на зыбком грунте, могло иметь настолько незначительную опору. Вероятнее всего, следует предположить, что отмеченная мощность фундамента относилась только к проезжей части башни, не испытывавшей практически никакой нагрузки, а под ее стенами была значительно большей (вполне вероятно, аналогичной «глухой» Спасской башне). Что же касается общей глубины котлована под фундамент и его свайное крепление, то в районе проезда она превышала 2,3–2,4 м от уровня погребенной почвы (т. е. была несколько ниже уровня основания трубы-футляра). Под стенами же башни его глубина должна была быть не менее чем в полтора-два раза больше за счет большей высоты самого фундамента.

Результаты проведенных исследований и достаточно репрезентативная выборка (почти 190 свай ) дают основания для моделирования общего объема свайного крепления фундаментов Тульского кремля. Для этого нами был проведен расчет количества свай на единицу площади в пределах трассы ливневой канализации под башней Водяных ворот. Оно составило около 12 свай на 1 м². Примерная площадь свайного крепления под башней 178 м². В таком случае, общее количество свай под фундаментом должно составлять около 2136 штук.

Отмеченные выше факты свайного крепления фундамента кремля на параллельной стене (у Спасской и Никитской башен) не дают повода сомневаться в использовании этого приема на всем его периметре. Проведя на основании изучения башни Водяных ворот расчет площади котлованов под свайное крепление фундаментов остальных башен и стен кремля, в основу которого были положены их параметрические характеристики выше уровня современной дневной поверхности и результаты шурфовки 60–70-х гг. , позволившие с известной долей точности установить размеры фундаментов башен и стен кремля на большей части периметра (математическую сторону этой части работы опускаем ввиду ограниченности объема статьи), мы определили примерное количество свай, использованных для их крепления (табл. 2). Для кремлевских башен (включая башню Водяных ворот) эта цифра составила около 22 000 свай, а для стен – не менее 55 000–56 000 свай. Общее же количество свай (основных и уплотняющих) под фундаментом стен и башен Тульского кремля по предварительным данным составляет не менее 77 000–78 000 штук.

Таблица 2

Конец XIV–XVI вв.– это период интенсивного строительства в Московском государстве каменных и кирпично-каменных крепостных сооружений, ориентированных прежде всего на защиту от огнестрельного оружия и потеснивших традиционные для Руси предшествовавшего времени деревоземляные укрепления [3. С. 4, 271]. Особенно интенсивным этот процесс становится в конце XV– начале XVI вв. Строительство части этих сооружений или отдельных их участков, расположенных в аналогичных Тульскому кремлю неблагоприятных топографических условиях, сопровождалось свайным креплением фундаментов (стены Белого и Китай-города в Москве, Смоленского кремля, Троице-Сергиевского монастыря и др.). Конструктивные решения при этом могли быть различными [4. С. 18–21]. Достаточно определенно выделяются два основных варианта. Первый – забивка относительно коротких (до 1,0 м) свай в дно котлована без дополнительных креплений с единым верхним уровнем и сплошным настилом на них основания фундамента (Китайгородская стена в Москве). Второй – дополнительное крепление длинных (2,3–5,0 м) свай между собой распорками по дну котлована и укрепление стен котлована за счет проложенных между ними и наружными рядами свай брусьями. Разновидностью второго варианта является сооружение между сваями на уровне основания котлована деревянных клетей из связанных между собой бревен и забивка в них после забутовки дополнительных уплотняющих свай. При втором варианте расположенные в шахматном порядке сваи забивались на разный уровень (с разницей около 0,2 м). В образовавшиеся таким образом клетки, намеченные выступанием более длинных свай, клались известковые плиты, составлявшие первый слой основания фундамента. Таким образом, под каждым камнем залегала свая, а первый слой плит давал ровную поверхность с верхушками более длинных свай. Плиты второго ряда располагались по той же системе, но теперь центр каждой из них налегал уже на более длинную сваю. На этом основании шло дальнейшее возведение фундамента (стены Белого города, Смоленского кремля, Троице-Сергиевского монастыря).

При анализе характера свайного крепления фундамента башни Водяных ворот напрашивается вывод о его близости первому, наиболее простому варианту. И в самом деле, здесь не зафиксированы распорки между сваями, нет и продольных брусьев между крайними рядами свай и стенками котлована, отмечен наклон свай относительно друг друга, что косвенным образом подтверждает отсутствие дополнительного крепления внутри конструкции. Сам фундамент, заключенный с двух сторон в панцирь из известняковых блоков, сложен из бутового камня на известковой основе и лежит непосредственно на сваях. В этом отношении наиболее близкой Тульскому кремлю по конструктивному решению является Китайгородская стена – второй пояс укреплений столицы Московского государства. Достаточно близки они и хронологически: завершение строительства последней относится к 1535 году.

При этом, правда, не следует забывать о том, что свайное крепление в Тульском кремле было исследовано лишь в проезжей части башни Водяных ворот, где нагрузка со стороны кирпично-каменной конструкции ее стен практически отсутствовала. Нельзя исключать, что непосредственно под стенами башен и пряслами самой кремлевской стены мог быть применен и иной вариант. На эту мысль наводит отмеченная в начале статьи небольшая деталь. Напомним, что в шурфе № 6 у северной стены Спасской башни при проведении научно-изыскательских работ 60–70-х гг. был зафиксирован лежавший горизонтально брус сечением около 0,22–0,24 м (рис. 1, Б). Он был ориентирован параллельно фундаменту и располагался вдоль внешнего края его основания. Интерпретация его в качестве «лежня» не представляется нам достаточно обоснованной, тем более, что ни под башней Водяных ворот, ни в шурфе у стены между Никитской башней и башней Одоевских ворот (рис. 1, В), ни в свайном креплении фундаментов других сооружений оборонительного характера подобные горизонтальные «лежни» не отмечены. Вероятнее всего, у основания фундамента Спасской башни Тульского кремля удалось проследить фрагмент горизонтального бруса, зажатого между верхом наружного ряда свай и стенкой котлована, который являлся частью конструкции, связывавшей в единое целое всю систему свай. Если данный вывод верен, то мы имеем здесь сочетание первого и второго вариантов свайного крепления фундаментов, применявшихся в русских кирпично-каменных фортификационных сооружениях эпохи развитого и позднего средневековья. Пролить свет на решение этого вопроса могут лишь дальнейшие археологические исследования на трассе ливневой канализации в Тульском кремле.

Рис. 1:

А – план Тульского кремля (1 – башня Ивановских ворот, 2 – Никитская башня, 3 – башня Одоевских ворот, 4 – Спасская башня, 5 – башня Пятницких ворот, 6 – Наугольная башня, 7 – башня Водяных ворот, 8 – башня «На погребу», 9 – Ивановская башня, 10 – Успенский собор, 11 – Богоявленский собор, 12 – торговые ряды XIX в., 13 – музей «Тульский кремль», 14 – коллектор и трасса ливневой канализации); Б – профиль фундамента и основания Спасской башни в шурфе № 6; В – профиль фундамента и основания стены кремля между Никитской и Одоевской башнями в шурфе № 18

Рис. 2:

A – план-схема участка ливневой канализации в районе башни Водяных ворот (1 – котлован коллектора на месте раскопа №2,2 – труба-футляр, 3 – башня Водяных ворот, 4 – стены кремля, 5 – проезд в башне); Б – разрез свайного крепления фундамента башни Водяных ворот (1 – современная дневная поверхность, 2 – слой погребенной почвы в раскопе № 2, 3 – уровень материка в раскопе № 2, 4 – бурый переотложенный суглинок, 5 – синевато-серая переотложенная глина, 6 – слой фундамента (реконструкция), 7 – границы трубы-футляра); В – образцы извлеченных свай

Рис. 3. Участки свайного крепления фундамента башни Водяных ворот:

1 – план первых трех рядов с внутренней стороны, 2 – третий ряд свай с внутренней стороны, 3 – последний ряд свай под фундаментом (А) и крайний ряд свай в котловане (Б) с внешней стороны, 4 – последние четыре ряда свай по северо-восточной (А) и юго-западной (Б) стенкам с внешней стороны

1. Г. Тула. Тульский кремль. Комплексный эскизный проект планировки и благоустройства инженерных сетей кремля, создания музея городского народного зодчества и быта. М., 1977.

2. Екимов Ю. Г. Отчет об археологических исследованиях экспедиции объединения «Тульский областной историко-архитектурный и литературный музей» на территории Тульского кремля в 2000 году. Тула, 2001. Архив ИА РАН. Р-1.

3. Кирпичников А. Н. Каменные крепости новгородской земли. Л., 1984.

4. Коробков Н. М. Стена Белого города // Историко-археологический сборник. М., 1948.

5. Косточкин В. В. Оборонительные сооружения древней Тулы // Памятники культуры: Исследование и реставрация. М., 1960.

6. Рудаков А. П. Тульский кремль: Странички из тульской археологии. Тула, 1916.

7. Наумов А. Н. Отчет об археологических исследованиях на территории кремля г. Тулы в 1991 г. Тула,1992. Архив ИА РАН. Р-1.

8. Наумов А. Н. Отчет об охранных археологических исследованиях в кремле г. Тулы в 1992 году. Тула, 1993. Архив ИА РАН. Р-1.

9. Тула: Материалы для истории города XVI–XVIII столетия. М., 1884.