Какая глубина необходима для заложения свайного фундамента и как ее определить?

Для расчета надежного и устойчивого фундамента необходимо грамотно определить глубину закладывания опор.
Заказать проектирование силовой конструкции можно у профессионалов, но доступность технологии позволяет самостоятельно определить значение параметра.

Что такое глубина заложения свайного фундамента, как ее определить и от чего она зависит, расскажем в статье.

Углубление в зависимости от свойств почвы и расположения грунтовых вод

Чтобы возводимое сооружение дало минимальную осадку, не деформировалось и не шаталось в процессе эксплуатации, необходимо закладывать фундамент таким образом, чтобы сваи опирались на твердый пласт земли. Затруднения в выборе оптимальных по размеру конструктивных элементов вызваны тем, что состав грунта на участке может быть неоднородным.

Несущая способность почвы зависит от ее состава и уплотненности, но в первую очередь – от насыщенности влагой. Чем ближе к поверхности находятся подземные источники, тем ниже сопротивление грунта нагрузкам.

Заказать геологические исследования можно у профессионалов или самостоятельно выкопать скважину на глубину не менее двух метров, чтобы оценить характеристики пород и степень увлажненности.

Типы железобетонных свай

Бетонные сваи позволяют создать фундамент для постоянного грунта, который является ключевым параметром для прочности всей конструкции, при правильной работе конечным результатом является долговечность и высокая несущая способность. Современное производство обеспечивает строительство различных типов сооружений, в настоящее время на рынке представлено несколько типов железобетонных свай.

В настоящее время наиболее распространенным типом свай является конструкция из сплошных квадратных свай. Сваи имеют ненапрягаемую арматуру внутри, эта дополнительная арматура изготовлена из специально подготовленной горячекатаной рифленой арматуры A1 или A2. Рекомендуемый диаметр — 12 мм, также количество арматурных стержней может варьироваться в зависимости от сечения, в теле сваи может быть от 4 до 8 стержней.

Эта конструкция является лучшим решением для большинства проектов свайных фундаментов. В верхней части сваи имеется 4-5 слоев армирующей сетки, которая обеспечивает достаточную прочность, чтобы выдерживать нагрузки во время забивки. В нижней части арматурный каркас имеет коническую форму.

Помимо этого типа свай имеются и другие разновидности.

Сваи, имеющие квадратное сечение с натянутой арматурой, данная конструкция отличается армированием отдельным каркасом точки опоры. Обозначение «СН».

Сплошные сваи квадратного сечения с круглой пустотой, в этой разновидности толщина стенки пустоты составляет 4,-4,5 см, в зависимости от марки бетона толщина стенки может быть увеличена до 6-6,5 см.

Сваи с прямоугольным сечением используются в сваях с повышенной несущей способностью, которая создается в результате увеличения площади контакта с грунтом.

Существуют также полые сваи с круглым сечением, диаметром до 800 мм, а также разъемные сваи с оболочкой, диаметром более 800 мм. Благодаря своей круглой форме сваи более устойчивы к различным нагрузкам. Забивка свай производится по стандартной технологии.

Железобетонные забивные сваи обладают высокой прочностью и поэтому являются наиболее популярными и распространенными.

Соотношение между уровнем промерзания и степенью заглубления опорных элементов

Пучинистые почвы подвержены силам морозного пучения. К таким грунтам относятся глинистые породы, суглинок, пылеватые пески и т.д. За счет высокого содержания влаги земельный массив при минусовой температуре может увеличиваться в объеме до 12%.

В результате на боковые части опорных элементов начинают действовать выдергивающие сваи. Поэтому так важно заглубить сваи ниже точки промерзания.

Узнать точку промерзания можно расчетным путем по формуле:

где:

• Tm – среднемесячная отрицательная температура зимой в конкретном регионе;
• Ko – коэффициент, учитывающий состав почвы.

Параметр для различных геологических условий будет равным:

• глины, суглинки – 0,24;
• пески, супеси – 0,28;
• пески большой крупности – 0,3;
• гравий – 0,35.

Точный расчет глубины промерзания земли под зданием зависит от теплового режима в доме и рассчитывается по формуле:

где Kh – коэффициент промерзания, регламентируемый нормами СНиП.

Железобетонные сваи, залитые на месте: Характеристики

Технические параметры железобетонных свай варьируются в широком диапазоне, что позволяет выбрать оптимальный вариант для конкретного проекта. Характеристики железобетонных конструкций зависят от класса используемого бетона, чем выше класс бетона, тем прочнее будет конструкция.

Одним из ключевых параметров является прочность сваи на сжатие, этот параметр определяет надежность сваи, что влияет как на процесс погружения конструкции, так и на прочностные параметры готового фундамента. Этот параметр зависит от класса бетона и конструкции каркаса.

При выборе железобетонных свай следует также учитывать следующие особенности:

• Морозостойкость, которая обозначается как F.
• Влагостойкость ворса W.
• Вес сваи (строительная единица).

Размеры железобетонных свай обеспечивают возможность создания высокопрочного фундамента при любых условиях строительства.

Как меняется значение в связи с типом опор?

Особенности проведения вычислений и рекомендации по выбору глубины свайного основания изложены в СНиП 2.02.01-83. При этом для разного типа опорных элементов учитывают отдельные нюансы.

Особенности расчета для винтовых столбов

Винтовые стержни заглубляются в почву ниже точки промерзания грунта, как правило, на 15%. При этом лопасти должны быть ввинчены в твердый пласт толщиной, равной не меньше трех диаметрам трубы. На участках, где уровень промерзания незначительный, важно учесть высоту почвенно-растительного слоя.

Для закладывания буронабивных

Для монтажа буронабивных элементов конструкции бурят скважины на глубине залегания тугоплавких пород.
Если почва характеризуется склонностью к пучению, то по технологии на дне шурфа рекомендуется устраивать утрамбованную песчаную подушку высотой не менее 20 см под нижним концом опоры.

Недостатком технологии для частного строительства фундамента с буронабивными сваями является тот факт, что сложно быть уверенным в тугоплавкости пород на назначенной глубине скважины. Поэтому для строительства малоэтажных домов и построек шурфы бурят на 1,5–2 м, что ниже точки промерзания и грунт на этом уровне достаточно уплотнен.

Но на особо зыбких почвах глубина закладывания буронабивных свай может достигать 30 м и более. В этом случае в обязательном порядке перед армированием и заливкой бетона необходимо устраивать в скважине обсадную трубу.

Согласно нормативам, заглубление опорных элементов в тугоплавкие породы должно составлять:

• для крупнообломочных, гравелистых грунтов, а также пылеватых песков – от 50 см;
• для других нескальных грунтов – от 1 м;
• для слоев погребенного торфа – от 2 м.

Для забивных

Технология позволяет устраивать сваи забивным способом на глубине не больше 16 м. В остальных случаях используют составные силовые элементы.

Согласно СНиП, минимальная длина свай – от 3 м, для полых конструкций – от 4 м.

Согласно СП 45.13330.2012 (данные пункты совпадают с СП 45.13330.2017):

п.12.1.4 Дополнительные меры, облегчающие погружение свай и шпунта (подмыв, лидерные скважины и др.), следует применять по согласованию с проектной организацией в случае возможного отказа забиваемых элементов менее 0,2 см или скорости вибропогружения менее 5 см/мин.

Приложение Д. п. Д.4. Забивку свай до проектных отметок следует выполнять, как правило, без применения лидерных скважин и без подмыва путем использования сваебойного оборудования с достаточной для этого энергией удара. Применение лидерных скважин допускается только в тех случаях, когда для погружения свай до проектных отметок требуются несерийные молоты с большой массой ударной части, а также при прорезке сваями просадочных грунтов.

Приложение Л. п. Л.4. Если толщина слоя промерзающего грунта превышает 0,2 м, погружение инвертарной обсадной трубы следует осуществлять в лидерные скважины или в предварительно оттаиваемый грунт. Лидерные скважины рекомендуется проходить бурением или пробивкой. Оттаивание грунта может быть осуществлено с помощью электро или паропрогрева.

Как рассчитать для одноэтажного дома?

Для примера определим, какие сваи нужны для частного домостроения. В ходе расчетов можно узнать, на какую глубину необходимо бурить скважины под фундамент.

Исходные условия:

1. Типовой одноэтажный каркасный дом площадью 6 на 6 м.
2. Вес конструкции – 35 т.
3. Стройка ведется на глинистом грунте с глубиной промерзания – 1,5 м.
4. Средняя высота снежного покрова в регионе – 30 см.

Предварительно выбираем 9 винтовых свай диаметром 108 мм с несущей способностью 5 тонн. Предельная нагрузка такого фундамента позволяет выдержать вес конструкции. Для стержней с таким размером сечения длина может составлять от 1 до 12 м.

Учитывая глубину промерзания и рекомендации, что ствол должен уходить в землю ниже определяющего параметра на 15%, подземная часть сваи будет составлять: 1,5м + 15% = 1,75м.

Принимая во внимание уровень снежного покрова в регионе, предварительно выберем высоту цоколя 0,4 м. Таким образом, для строительства в заданных условиях понадобятся сваи длиной 2,5м.

Все, что необходимо знать об устройстве и возведении свайного фундамента, найдете здесь.

Согласно СП 70.13330.2012:

Для свай и свай-оболочек

6.2.1 Сваи следует забивать молотом на проектную глубину заделки до получения расчетного отказа, но менее 0,2 см от удара, а сваи-оболочки — заглублять вибропогружателем с интенсивностью погружения на последнем этапе не менее 5 см/мин. Если эти требования не могут быть выполнены, необходимо применять подмыв или установку сваи в лидерные скважины с добивкой до расчетного отказа, а для оболочек — применять опережающую разработку грунта ниже ножа или более мощный погружатель.

Опережающую разработку песчаных грунтов следует выполнять на 1-2 м ниже ножа оболочки при условии наличия в ее полости избыточного давления воды, превышающего на 4-5 м уровень поверхностных или подземных вод.

6.2.2 Глубину лидерных скважин следует принимать равной 0,9 заглубления свай в грунт, а диаметр — 0,9 диаметра цилиндрической или 0,8 диагонали призматической сваи, и уточнять по результатам пробной забивки.

6.2.3 Свайные элементы следует погружать в толщу мерзлых грунтов в лидерные скважины.

Непосредственная забивка свай допускается в пластично-мерзлые глинистые или суглинистые грунты, не имеющие твердых включений.

Практическую возможность забивки имеющимся молотом свай и глубину их погружения в вечномерзлый грунт необходимо устанавливать по результатам пробной забивки в конкретных местных условиях.

Погружение свай в предварительно оттаянный грунт допускается при необходимости заглубления их низа в немерзлый грунт сквозь слой сезонного промерзания, а также в толщу твердомерзлого песка.

Как правильно сделать свайно-ленточный фундамент своими руками — пошаговая инструкция

Самостоятельное строительство дома, включая свайно-ленточный фундамент своими руками, предполагает несколько этапов. Пошаговая инструкция представлена ниже.

1. Для начала создается проект, в рамках которого разрабатываются и выполняются чертежи. Делают необходимые расчеты. Рассчитывают нагрузки и вычисляется объем строительных материалов, необходимых для работы.
2. Проводится уборка и очистка площадки под строительство.
3. Происходит разметка территории, определение глубины заложения и разбивка осей.
4. Производится выемка грунта и подготовка поля под размещение свай.
5. Проводится работа с несущими конструкциями: установка свай, изготовление обвязки, работы по армированию, гидроизоляционные и вентиляционные работы.
6. Осуществляется заливка ленты бетоном.
7. Готовится теплоизоляция.

Вслед за проведением этих работ после высыхания смеси можно заниматься установкой настила.

Очистка территории

Подготовка участка под фундамент
Строительная площадка освобождается от мусора, растущих на ней деревьев и кустарника. Крупногабаритный мусор вывозится специальной техникой. Убираются крупные камни. Участок выравнивают.

Глубина заложения

Схема заглубления винтовой сваи
В рамках проекта определяется глубина заложения ленты и свай. Это зависит от выбора фундамента: заглубленный, мелкозаглубленный, незаглубленный.

В свою очередь, вид основания подбирается под тип почвогрунта и характер рельефа.

Поэтому предварительно нужно провести анализ почв, определить, присутствуют ли:

• подземные воды, близко подходящие к поверхности;
• плывуны и подвижные, неустойчивые слои в геологическом разрезе;
• твердые скальные породы.

Также необходимо выяснить характер рельефа и определить перепады высот и наличие складчатых образований. Наряду с определением глубины загонки свай, происходит разметка площадки и разбивка осей.

Разбивка осей

Схема свайного поля
Разметка площадки предполагает расчет ширины ленты, определяется ее глубина. На чертеже обозначается местоположение траншеи, затем она выносится в натуру. Это означает, что ее границы определяются на реальной площадке путем фиксации крайних точек колышками и соединения их веревкой или леской.

По заранее выверенному чертежу выявляется и фиксируется место, где будут ввинчиваться опоры, или буриться колодец, куда пойдет заливка бетона. Наиболее ответственные точки, которые характеризуют фундамент на сваях, находятся в углах строения. От них идет расчет остальных. Заодно с этими работами, определяются зоны прохождения коммуникаций и их захода в пределы строения.

Разбивка осей свайного поля

Как выбрать шаг между сваями

Выбор шага между сваями происходит при разработке проекта путем расчетов и зависит от ряда факторов:

• Характера почвогрунта.
• Типа здания.
• Массы строения.
• Несущей способности фундамента в целом и отдельных его элементов.

Например, дом, построенный из кирпича при одинаковом объеме в 5 раз тяжелее, чем из газобетонных блоков. Соответственно, устройство свайного фундамента для дома из газобетона не представляет больших проблем. Строительство же кирпичного дома требует усиленного основания и увеличения количества опор либо создания опорных площадок под основанием свай. Благодаря этому увеличивается их несущая способность и снижается нагрузка на грунт. В результате повышается эффективность строительной конструкции в целом.

Даже строя дом своими руками, расчет лучше провести вместе со специалистами.

Наиболее часто встречающийся вариант шага между опорами – 2-3 метра при буронабивном способе строительства на сваях.

Выемка грунта

Фундамент со сваями практически всегда требует проведения земельных работ с выемкой грунта. Траншею прокладывают по периметру дома, если необходимо заглублять ленту основания в грунт. В случае, если фундамент на сваях незаглубленный, такие работы проводятся только для выравнивания поверхностного слоя почвы. Если используется технология буровнабивных свай, проводятся буровые работы.

Буровые работы

Свайное поле

Для того, чтобы ленточный фундамент на сваях был выстроен правильно, готовится площадка с осями, установленными в соответствии с расчетами и чертежами. Она представляет собой свайное поле, в рамках которого размечены и определены места установки опорных элементов. Это один из ответственных этапов строительства, особенно если оно ведется своими руками.

Проект свайного поля включает в себя учет следующих переменных:

• Разновидность опорных элементов.
• Количество и размещение свай.
• Наличие подпочвенных вод.
• Расчетные параметры свай, учитывающие различные виды нагрузок.

Установка свай для фундамента

Когда поле подготовлено, наступает этап установки опор. Он проводится в соответствии с видом фундамента на сваях.

Схема монтажа буронабивных свай

Например, буронабивная технология включает в себя:

• Бурение технологических углублений в грунте.
• Укрепление базовой части песком и щебнем.
• Укрепление их асбесто-цементными трубами или подготовка каркаса.
• Армирование углублений.
• Подготовку строительной смеси песка и цемента с добавлением щебня.
• Заливку полученного состава в углубления и перемешивание раствора металлическим прутом для равномерного размещения.

В случае винтовой и погружной технологии на сваи оказывается воздействие с помощью приспособлений и механизмов. Так на винтовую опору надевается монтажный оголовок, который позволяет вручную силами 2-3-х человек завинтить ее в землю.

Установка винтовых свай

При погружном варианте задействуют механизмы, которые загоняют железобетонную сваю в землю. Это производится ударным или вибрационным методом загонки.

Установка погружных свай

Обвязка

Несколько операций проводятся после того, как сваи встали на место. Они относятся к этапу обвязки:

• Подрезка и выравнивание верхней части опор. Иногда, наоборот, приходится нарастить их.

• Соединение их металлическими прутами или балками.
• Связывание балок с арматурой ленты, или заливка бетоном в общий монолит ленты и опор.

Армирование свай и ростверка и заливка фундамента бетоном

Устройство жб ленты на буронабивных сваях
Армирование и вязка арматуры- это процесс укрепления всех элементов фундамента на сваях. Он осуществляется с помощью создания арматурного каркаса опор и ленты на этапе заливки бетона или укрепления железобетонных свай. Как правило, проводится одновременно с изготовлением деревянной опалубки, которая ограничивает фундамент в соответствии с заложенными в проект размерами.

После заливки цементный материал должен высохнуть. Для равномерности высыхания и снятия напряжений в течение нескольких дней бетонный состав периодически поливают водой.

Гидроизоляция и вентиляция

Особенность технологии устройства фундамента на сваях заключается в том, что необходимо провести гидроизоляционные мероприятия. Это нетрудно проделать своими руками.

В защите от проникновения влаги нуждаются как опорные конструкции, так и ленточная часть фундамента. Бетон впитывает воду и может разрушаться под её воздействием.

Гидроизоляция ростверка

Материалы, которые спасают его от такой опасности:

• Рубероид.
• Различные виды мастики- битумной и полимерной.
• Горячий гудрон.
• Пропиточные специальные составы.

Для того, чтобы влага не концентрировалась внутри пространства фундамента, делаются вентиляционные отверстия в ленте. Они обеспечивают проветривание и просушку.

Вентиляционные отверстия в ленте

Теплоизоляция

Свайно-ленточный фундамент предполагает проведение утепления. Это особенно важно, если дом построен в условиях нестабильных грунтов и близких к поверхности почвенных вод.

Применяются различные виды теплоизолятора:

• Пеноплекс.
• Жидкий пенополиуретан.
• Другие материалы.

Ими выкладывают ростверк с наружной и внутренней стороны. Для утепления используют также внешние панели для фасадной отделки, отделочные материалы разной фактуры. Они защищают дом от ветра и непогоды.

Утепление пеноплексом

Глубина заложения

В данном случае глубина заложения имеет двойное значение, поскольку сваи и лента погружаются на разные уровни.

Глубина погружения свай зависит от свойств грунта и определяется уровнем залегания плотных слоев.

Ленту погружают на относительно малую глубину — около 30-40 см, что с учетом толщины слоя засыпки определяет глубину траншеи в 50-70 см.

Цифры приведены условно, это средние значения, которые встречаются чаще всего.

Для производства работ необходимо привлечь грамотных специалистов, которые произведут обследование участка, рассчитают параметры основания и дадут точные значения уровня погружения всех элементов.

Бетонные сваи: преимущества и недостатки

Забивка железобетонных свай позволяет проходить через рыхлые грунты и достигать определенных слоев с достаточной прочностью. Преимущества и недостатки продукта были установлены практическим путем.

К преимуществам железобетонных свай относятся:

• Срок службы конструкции, если монтажные работы выполнены правильно и проверен тип сваи, составляет 90 лет и более.
• Высокопрочные опоры, сваи с внутренним арматурным каркасом могут выдержать нагрузку многоэтажного здания.
• Устойчивость, сваи максимально соприкасаются с грунтом, что обеспечивает повышенную устойчивость.
• Установка при любых условиях.

К недостаткам этого материала относятся массивность конструкции и необходимость использования больших машин.

Источник: furnilux.ru