Схема устройства свайных фундаментов: существующие типы, вид в разрезе + инструкция по монтажу

Часто бывает так, что условия строительства не удовлетворяют даже минимальным требованиям норм по причине неподходящего состояния грунта. При рыхлых почвах, торфяниках и прочих проблемных участках на помощь приходит свайный фундамент под дом, которые почти не зависит от верхних слоев почвы, поскольку опирается на глубинные породы.

На сегодняшний день свайные основания уже не новшество, а хорошо отработанная технология и некоторые виды можно монтировать самостоятельно.

Утепление столбчатого фундамента

После того как столбчатый фундамент с ростверком возведен, следует сделать забирку. Она представляет собой замену цоколю. Забирка защищает пространство между поверхностью земли и основанием дома от снежных заносов и сквозняков.
Деревянная забирка – доступный и простой в установке вариант облицовки цоколя. Ее выполняют из досок, которые располагают вертикально или горизонтально. Процесс работы включает:

• между опорами выкапывают траншею 40 см глубиной;
• одну треть глубины засыпают песком и гравием мелкой фракции;
• к столбам основания крепят деревянные бруски, имеющие паз шириной 40-60 мм;
• пазами доски крепят друг к другу;
• снизу забирку отсыпают керамзитом.

При вертикальном положении досок на подушку в траншее укладывают первый брус. Второй закрепляют в нижней части постройки. В пазы, выполненные на брусках, вертикально вставляют доски.

Чтобы сделать забирку из кирпича или камня между опорами тоже следует вырыть траншею, в которую будет засыпана подушка. Толщина забирки в этом случае составит 1,5 кирпича. Стены из камня не должны быть больше 30 см.

При высоте опор от 0,7 м забирку выполняют из теплоизоляционных плит. Создают ее в такой последовательности:

• на опоры закрепляют конструкцию в виде рамки, которая сделана из стального профиля;
• с внутренней стороны закрепляют теплоизоляцию – пенополистирол;
• со стороны улицы на саморезы фиксируют профнастил;
• получившийся зазор между элементами профнастила и уровнем грунта заделывают материалом теплоизоляции.

При любом варианте создания забирки следует помнить о вентиляционных окнах, через которые будет проветриваться пространство под домом. Диаметр таких отверстий составляет от 100 до 150 мм. Зимой продухи закрывают тряпками.

Какие ростверки существуют

Существуют три основных разновидности ростверков:

• Деревянный. Используется брус размером 150 : 200 мм или 200 : 200 мм. Иногда вместо одного цельного бруса применяют пачку обрезных досок толщиной 50 мм и шириной 200 мм. Этот вариант позволяет исключить обычное для этого материала образование глубоких трещин и скручивание винтом. Балки укладываются на оголовки и фиксируются стремянками и болтами. Между собой их соединяют вполдерева с прокладкой из джута.
• Металлический. На оголовок укладывают двутавр, рельс или уголок и прочно соединяют между собой на сварку с дополнительной фиксацией на резьбовые соединения. Для швеллера оголовки не применяют, укладывая прокат полочкой вверх прямо на верхушки металлических труб (винтовых свай).
• Железобетонный. Представляет собой практически полный аналог мелкозаглубленного ленточного фундамента, только установленный не в траншее с опорой на грунт, а точечно на верхушках свай. При этом, лента отливается с жестким соединением арматуры с каркасами свай, что делает все элементы единой бетонной отливкой. Ж/Б ростверк способен выдерживать максимальные нагрузки, не гниет и не поддается коррозии, что обеспечивает длительный срок службы.

Виды ростверка на сваях

Нагрузки от дома на неустойчивой почве через ростверк передаются глубинным слоям. Они достаточно плотные, чтобы выдерживать серьезные нагрузки. Свайное основание с ростверком возводят в регионах с глубиной промерзания почвы до полуметра. Если дом строят в местности со сложным рельефом, этот вид фундамента является единственно возможным.

Ростверки, помещаемые на сваи, делят на группы с учетом технологии производства:

Монолитные. Представляют собой армированные ленты. Их сооружают по принципу простого ленточного основания. Однако иногда они могут быть выполнены в виде плиты. В этом случае на заливку тратится больше средств и времени. Обвязка оголовков свай ленточным ростверком происходит по периметру, и в местах расположения несущих стен

Важно понимать, что свайно-ленточный фундамент возводят только в тех случаях, когда это допустимо по расчетным показателям прочности. Сборные. Их выстраивают из железобетонных балок

Создать полноценный ростверк получится при соединении нескольких готовых элементов. Впоследствии их замоноличивают. Сборно-монолитные – комбинированные конструкции.

Габариты ростверка на свайном основании определяют в соответствии с конструкцией. Ширина ленты обычно превышает 40 см и превосходит ширину стены на несколько сантиметров. Разобраться, что такое ростверк свайного фундамента, можно при изучении различий таких конструкций:

• Высокий способен передавать нагрузку от несущих конструкций дома на глубокие слои земли. Его возводят на сильнопучинистых грунтах. В этом случае действие сил морозного пучения не сказывается на состоянии подошвы. Под домами с высоким ростверком находится проветриваемая область . В холодное время через него проходят большие теплопотери. Чтобы исключить сквозняки, пол утепляют, а цоколь закрывают щитами.
• Низкий. При опоре на землю он частично снимает нагрузку со свай. Его размещают на высоте 10-15 см над уровнем грунта. Необходимо принять меры, чтобы грунт не осыпался под ленту. В противном случае земля забьется под ростверк, и поднимет его во время зимнего пучения. Лента может оторваться от свай.
• Заглубленный. Его размещают в траншее на глубину 30-40 см. В этом варианте сделать монолитный ростверк намного проще. Траншея будет частично заменять опалубку. В этом случае полы первого этажа окажутся не очень холодными.

Каждый из этих типов ростверка выбирают в зависимости от особенностей участка и будущего дома.

Определение диаметра опор

Винтовые сваи, которые применяются при монтаже фундамента под жилые и хозяйственные постройки, имеют диаметр 57, 76, 89 и 108 мм. Этот параметр подбирается в зависимости от того, какой вес будет иметь готовое сооружение:

• 57 мм – используют для строительства самых простых и легких конструкций (заборы и ограды из сетки рабицы);
• 76 мм – выбирают в качестве основы под легковесные хозяйственные постройки или заборы из дерева или профнастила. Несущая способность таких элементов не превышает 3000 кг;
• 89 мм – применяют там, где несущая нагрузка не будет превышать 5000 кг. Это отличное решение для возведения одноэтажного здания (каркасного или щитового), бань, летних кухонь, сараев и массивных заборов;
• 108 мм – фундаментируют площадку под строительство дома из пеноблоков, деревянного бруса, каркаса (1-2 этажа) с небольшим весом. Несущая способность винтовых свай такого диаметра достигает 7000 кг.

Статья по теме: Фундамент под глинистую почву

Диаметр элементов зависит от веса постройки

Как работает винтовая свая?

Разберем типичный для средней полосы РФ случай расположения слоев грунта, см. рис. справа:

Работа винтовой сваи в грунте

Сверху – гумус, постепенно переходящий в супесь, общей мощностью 0,15-3 м

В данном случае важно не их плодородие, а то, что грунты это очень слабые, несущая способность менее 2 кг/кв. см, рыхлые и в глубине сильно, а перед зимой и обильно, увлажненные. Слой суглинка с несущей способностью 3-4 кг/кв

см. Его мощность для возможности применения обычных винтовых свай должна быть не менее 0,7-1,2 м, а сам он в пределах строительной площадки сплошным. Рыхлый, сильно, вплоть до плывунов, обводненный аллювий большой мощности; несущая способность не более 2-3 кг/кв. м.

В черноземной полосе гумус на супеси может достигать мощности более 5 м, с одной стороны. С другой, там местами прямо на поверхность могут выходить т. наз. ергени – песчано-глинистые отложения Ергень-реки времен последнего оледенения, по которой воды тающего ледникового щита Фенноскандии стекали в древнее Сарматское море, объединявшее Черное, Азов, Каспий и Арал. Свое название в геологии она получила от моренной гряды Ергень, в которой впервые были обнаружены эти характерные отложения. Между прочим, по геологическим данным, эта «речка» достигала 200 км ширины русла, а ее пойма – 600 км.

Несущая способность ергеней уже на глубине 0,5 м достигает 5-6 кг/кв. м, а при вворачивании сваи конус уплотнения нарастает чрезвычайно быстро. Если свая ушла в ергень до заклинивания глубже, чем на 2,5 м, отлично, фундамент будет очень прочным. Если менее чем на 2 м – здесь на сваях строить нельзя. Но вернемся к обычным грунтам.

Верхний слой гумуса с супесью, подверженный промерзанию – пучинистый. Вода при замерзании расширяется равномерно во все стороны, поэтому зимой пучинистый грунт крепко обхватит сваю со всех сторон и с огромной силой потянет вверх. А весной, оттаяв, отойдет в стороны и даст ей возможность свободно проседать и наклоняться. В наших краях, увы, почти вся нагрузка на винтовую сваю передается ее пятой ниже, а с боков ее вес почти ничто не держит. Выжимания воды и спрессовывания грунта вокруг сваи в конгломерат, как при забивании забивной, при заворачивании винтовой не происходит.

Супесь ниже глубины промерзания почти не сопротивляется вырыву сваи. Если слой суглинка, который только и воспринимает нагрузку, меньше минимальной его толщины 0,7-1,2 м, то остается всего 2 выхода:

• Загнать сваю в суглинок только на 1 виток винта, причем конец сваи не должен протыкать несущий слой более чем наполовину, иначе его вокруг сваи размоет почвенной водой. Еще одно условие – до несущего пласта должно быть не менее 2,5 м от низшей точки стройплощадки, иначе у фундамента не окажется должной поперечной устойчивости.
• Взять очень длинную, не короче 5 м, сваю специальной конструкции для пучинистых и плывущих грунтов, см. далее. Эти же сваи пригодны для верхнего слоя свыше мощностью 3 м, напр. на черноземах. Но заворачивать их можно только тяжелой спецтехникой. Мало того, что свая длинная, да еще земля вязкая и липкая.

Какие разновидности бывают по способу погружения?

Сваи – силовые элементы фундамента, воспринимающие давление от конструкции и передающие его на несущий пласт, который может находиться на значительной глубине (до 30 м). Как правило, выше несущего пласта расположены нестабильные, слабые и перенасыщенные влагой слои почвы.

Эта особенность позволяет возводить дома и другие сооружения не только на твердой почве, но также на заболоченных местах и на открытой воде. Сваи могут быть погружены строго в вертикальном положении или под проектным углом.

Свайным фундамент называют группу опор, объединенных между собой ростверком – специальной конструкцией, которая удерживает основание дома и отвечает за равномерное распределение веса по всем подземным силовым элементам.

Забивные

По материалу изготовления силовые элементы делятся на типы:

• железобетонные;
• металлические;
• деревянные.

Для строительства тяжеловесных и многоэтажных зданий используют железобетонные столбы, легковесных домов в один или два этажа – металлические и деревянные.

В большинстве случаев забивные опоры имеют квадратное сечение со стороной от 150 до 500 мм.

Длина изделий редко превышает 25 м. Нижней конца столба заострен или имеет пирамидоидальную форму, благодаря чему легче преодолевает сопротивление грунта. Удары дизель-молота забивная опора воспринимает верхней торцевой частью, усиленной оголовком. Погружение в грунт ведут до тех пор, пока нижний конец не упрется в плотную породу до предела.

Преимущества изделий:

• значительная грузоподъемность;
• продолжительный срок службы;
• отсутствие необходимости подготавливать скважины.

Минусы технологии: недостаточная надежность при строительстве на просадочных грунтах и неравномерная осадка в местах, где почва характеризуется различной плотностью.

Буроопускные

Согласно буроопускной технологии, силовые элементы погружаются в заранее подготовленные шурфы, при этом диаметр скважин должен превышать размер сечения опор на 5–10 см. После погружения пространство между грунтом и землей заполняют связующим раствором, который после застывания увеличивает прочность конструкции.

Метод применяют при строительстве на твердомерзлой и пластично-мерзлой почве. Фундаментные работы ведутся при температуре окружающей среды не ниже 0,5оС.

Свайно-винтовые

Лопасти в процессе погружения дополнительно уплотняют почву, повышая несущую способность основания.

По материалу изготовления винтовые сваи делятся на железобетонные и стальные конструкции. Первый тип опор отличается повышенной несущей способностью, поэтому применяется при строительстве кирпичных и других тяжеловесных сооружений.

Металлические винтовые сваи изготавливают из стальных труб с диаметром сечения от 57 мм. Для строительства жилых домов (каркасно-щитовых, деревянных, из пенобетона) подходят стержни диаметром 108 мм и размахом лопасти 250–350 мм.

Буронабивные

Буронабивная методика применяется для строительства тяжелых сооружений на грунтах, которые характеризуются слабой несущей способностью. Силовые элементы создаются непосредственно на рабочей площадке.

В заранее подготовленной скважине устраивают утрамбованную песчаную подушку. Затем в шурф помещают обсадную трубу, армирующий каркас и заливают конструкцию бетоном. Буронабивная технология считается самой сложной, поскольку достоверно рассчитать грузоподъемность такого основания практически невозможно. При этом фундаментные работы можно провести самому без использования спецтехники.

Комбинированные

Данный тип свай относится к специальным конструкциям, поскольку сочетает сразу несколько технологий, чтобы удовлетворить исходным инженерно-геологическим условиям.

Например, когда несущий пласт находится предельно глубоко, то комбинируют забивную и буронабивную методики.

Монтаж выглядит следующим образом:

1. Вначале способом лидерного бурения в грунте устраивают шурф, куда помещают обсадную трубу.
2. Затем дизель-молотом забивают железобетонную опору.
3. Когда конец изделия упрется в плотный грунт, сверху закладывают монолитную конструкцию путем армирования и бетонирования скважины.

Типы и назначение ростверков

Ростверковые конструкции различаются по типу и назначению. При выборе необходимой конструкции учитывается много факторов.

Ленточные фундаменты с ростверками

Для зданий, довольно прочной и надежной опорой являются свайные фундаменты с ленточным ростверком, для устройства которых используют две технологии. Одна из них применяется при обустройстве оснований выше уровня грунта, а вторая – на этапе создания решетчатой конструкции, которая принимает на себя часть нагрузки.

Ленточный фундамент с ростверком в разрезе

Ленточный фундамент – это оптимальный вариант для устройства основания на склонах и участках со сложным рельефом, поскольку не требуется выполнение сложных подготовительных работ по планированию участка с привлечением спецтехники. Данная конструкция прекрасно подходит для возведения сооружений из облегченных материалов.

Используя при строительстве дома ленточный фундамент обязательно необходимы:

• Песчаная подушка, толщина которой составляет 200-300 мм. Она создается под бетонным каркасом и сваями для их защиты от разрушительного воздействия грунтовой влаги.
• Гидроизоляция решетки и опор, для чего применяют полиэтиленовую пленку, рубероид или асбоцементные трубы.

При обустройстве фундамента необходимо тщательно рассчитывать количество и шаг свай в ленточном ростверке, а также его толщину и прочие параметры.

Для забора

Устройство ростверка для заборов необходимо для полноценной защиты конструкции, которую не может обеспечить плоскость ограждения. Создание пояса обусловлено не только обеспечением от внешних факторов, но и для того, чтобы например домашние животные не могли выбраться за пределы участка. Причины могут быть любыми, но исполнение всегда должно быть качественным, обеспечивать прочность и долговечность конструкции.

Ростверк для забора

В принципе, ростверк под забор практически не отличается от пояса, используемого при обустройстве фундаментов домов. Здесь использована та же конструкция, стройматериалы и выполняются аналогичные функции.

Для свайного основания

Необходимость устройства столбчатого фундамента с ростверком обуславливается непосредственно конкретной конструкцией здания, его весом и жесткостью каркаса сооружения. Для того чтобы опорные колоны не заваливались их обязывают монолитным железобетонным, металлическим или даже деревянным поясом.

Свайное основание с ростверком

В строительстве используется несколько схем свайного основания зданий:

• Колонны с навесным поясом заглубляются в грунт. Данная схема используется в 90% всех свайных фундаментов;
• Столбы опираются на щебневую насыпь без углубления в грунт. При такой схеме обеспечивается высокая жесткость основания дома, что позволяет максимально снизить вероятность просадки сооружения;
• Без ростверка. Этот вариант используется для строительства небольших домов.

Существующие виды

Виды свайных фундаментов различают по типу свай.

Бывают:

• Сваи-стойки. Они погружаются в грунт до появления жесткого контакта с плотными грунтовыми слоями. Образуют самую прочную опорную конструкцию и способны нести здания любого веса и этажности.
• Висячие сваи. Несущая способность этих опор зависит от силы трения на боковых стенках и от прочности грунтовой подушки под наконечником, образующейся при погружении. Такая конструкция удобна при слишком глубоком залегании плотных слоев грунта, но способна внезапно изменять свои параметры вследствие изменений уровня грунтовых вод или прочих процессов.

Материалом для изготовления свай служат:

• Древесина. Самый древний и традиционный материал, обладающий массой недостатков. С появлением других, более устойчивых и прочных видов, деревянные сваи практически исчезли из арсенала строителей, хотя кое-где еще используются (в частном строительстве, для возведения вспомогательных построек).
• Металл. Забивные сваи специально не выпускаются, в этой роли используют отрезки рельс, швеллеров или двутавров подходящего размера. Винтовые сваи изготавливаются полностью готовыми к использованию. Специфика металла не позволяет получить долговечные опоры из-за коррозии, вызванной электрохимическими процессами и наличием блуждающих токов.
• Железобетон. Наиболее распространенный тип свай. Самыми прочными являются забивные, изготавливаемые по специальной технологии с использованием напряженной арматуры. Буронабивные сваи отливают из бетона прямо на площадке, что удобно, снижает транспортные расходы и общий уровень использования строительной техники, но значительно увеличивает срок изготовления из-за необходимости выдержки бетона для набора конструкционной прочности.

Существует три основных разновидности свайных фундаментов:

• На забивных сваях. Погружение стволов производится специальными машинами. Процесс не занимает много времени, опоры получаются прочными и надежными. Недостатком является невозможность производства работ рядом с эксплуатируемыми постройками из-за подвижек грунта, происходящих при погружении.
• На буронабивных сваях. Этот тип свай удобен тем, что не требует транспортировки, разгрузки, использования подъемной техники. В заранее подготовленную скважину опускают гильзу (род опалубки, изготовленной из рубероида или пластиковой трубы подходящего диаметра), устанавливают арматурный каркас и заливают бетон. Все операции могут быть выполнены самостоятельно, но потребуется достаточно длинный период выдержки свай для застывания бетона.
• На винтовых сваях. Они изготавливаются из стальных труб с толщиной стенок не менее 4 мм. В нижней части имеется сварной или литой заостренный наконечник и спиралевидные режущие лопасти. Погружение винтовых свай напоминает процесс завинчивания шурупа — лопасти обеспечивают погружение, острый наконечник раздвигает или раскалывает встречающиеся преграды. Винтовые сваи могут быть установлены вручную, при необходимости их извлекают и вновь используют в других местах. Срок эксплуатации зависит только от интенсивности коррозии.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Все свайные основания не могут быть созданы на скальных или крупнообломочных породах.

Сваи

Сваи подбирают, учитывая нагрузку и тип грунта. Их изготавливают из металла, железобетона, редко – из дерева. По способу установки их делят на:

• забивные;
• буронабивные;
• железобетонные бровые;
• винтовые.

Забивные брусья заглубляются в землю под воздействием ударной нагрузки. Для этого часто используется специальная техника.

При установке буронабивных опор в пробуренной скважине устраивают опалубку, монтируют металлическую арматуру, заливают ее бетоном. Готовые железобетонные буровые опоры забивают в предварительно пробуренную скважину.

Винтовые брусья выполнены из металла с заостренным концом, имеют металлические винтовые лопасти, легко разрезающие почву. Их вкручивают в грунт. Для установки винтовых опор на глубину свыше 2-3 м требуется спецтехника.

По характеру передачи нагрузки делятся на:

• стойки;
• висячие.

Стойки передают принятую нагрузку стабильным слоям грунта. Их нижнюю часть выполняют более широкой, в виде пятки. Опоры ТИСЭ выполнены в виде цилиндра, расширенного книзу.

Ограничения применения свай

• Нельзя устанавливать винтовые и забивные сваи на грунте с включением больших камней, а также в грунте, засоренном металлическим ломом, другими твердыми включениями;
• Не годятся сваи на скальном грунте, не покрытом слоем рыхлых пород;

На засоренном, каменистом грунте возможна установка буронабивных свай, которые изготавливаются непосредственно в грунте, в пробуренных для них отверстиях.

Свайный фундамент можно устанавливать в условиях ограниченной площади, вблизи подземных коммуникаций. Сами сваи и оборудование для их установки имеют компактные размеры.

Особенно аккуратны в установке винтовые сваи: не требуется земляных работ, не нужно вырубать деревья; даже цветники и дорожки можно сохранить.

Буронабивные сваи предпочтительны в условиях тесной городской застройки, в местностях, где недопустимо создавать вибрацию и сотрясение почвы.

Виды соединений сваи с ростверком

Соединение сваи с ростверком является ключевым элементом в создании конструкции. Именно это обеспечивает прочность и правильное распределение воздействия на грунты. Простые сваи с ростверком связываются различными способами. Которые определяются на стадии проектирования. Кроме того, метод соединения учитывается при расчетах прочности всего строения.

В общем виде, устройство свайного фундамента представляет собой объединение единичных опор, заложенных по периметру здания, в единую систему. При неверном обустройстве или отсутствие армированных участков здание может не выдержать нагрузок.

Соединение арматуры сваи с ростверком выполняется специалистом и должно быть предельно аккуратным. Минимальный диаметр используемых прутьев составляет 10 мм. Технология размещения армированных поясов устанавливается в соответствие с проектом, но наиболее часто его делают в две параллельные полосы.

Соединение сваи с ростверком

Прежде всего, на участке застройки производят разметку и закрепление свай фундамента. В зависимости от типа опор их могут вбивать, ввинчивать или вставлять в подготовленные углубления.

После окончания крепления свай переходят к подготовительным работам перед заливкой бетонной смеси. Для этого нужно установить опалубку, которая будет служить формой для будущего ростверка.

Если вы планируете установить заглубленный ростверк, то понадобится подготовить траншею. В них заливают бетон, предварительно установив асбестовые трубы для опор.

Внутри установленной опалубки монтируется и устанавливается специальный каркас из арматуры. Данный «скелет» тщательно связывается с обязательным равномерным расположением прутьев. Арматура данного каркаса должна быть связана со сваями. Узел соединения буронабивной сваи с ростверком играет определяющую роль во все возводимой конструкции.

Перед тем, как разбираться с вопросом как связать ростверк со сваями, следует детально понять принципы работы создаваемой системы.

Арматура, из которой собран каркас, должна быть полностью залита бетонном в ходе формирования ростверка. Бетон укладывают слоями с поэтапным уплотнением. После окончательного застывания бетонной смеси опалубку можно демонтировать.

Чтобы ростверк и основание соответствовали установленным качествам строительства, следует выполнять установленные проектом величины отступов, отмосток и прочих конструктивных элементов.

Стык сваи и ростверка определяет целесообразность данной технологии. Этот узел допустимо выполнять двумя способами:

1. Ростверк со свободно опирающимися сопряжениями.
2. Ростверк с жестким сопряжением.

При свободном опирании нет жесткого соединения – просто свая вставляется в углубление в 10 см на ростверке. В расчетной документации данный тип именуется шарнирным сопряжением.

Жесткий вариант сопряжения предполагает установку ростверка в тесной связи с опорами. При данном варианте сцепки обеспечивает максимальная надежность.

Сцепление сваи и ростверка является последним важным этапом в создании качественного основания. Наиболее простым и надежным способом соединения служит соединением специально выпущенной из каркаса ростверка арматуры, которая связывается с существующей арматурой у опоры. Так формируется прочная сцепка с высокой характеристикой. При соединении сваи и ростверка от строителей требуется высокая точность работ и грамотный подбор исполнителей.

Сваи, скрепленные ростверком, обеспечивают владельца дома качеством и надежностью при минимальных затратах времени и денег.

Положительные и отрицательные стороны свайного фундамента.

1. Низкая цена: такая база не требует больших вложений, как например, классическая бетонная.
2. Простота: установка свайного фундамента несложная задача. При нужной подготовке с ней без проблем справятся даже новички.

Так выглядит свайно-ростверковый фундамент

1. Отсутствие подготовки участка: монтаж опор не нуждается в подготовке грунта, спрессовывания или планировки.
2. Отличные параметры: если соблюсти все правила монтажа, то фундамент будет надежным долгие годы.

1. Функциональность: сваи можно устанавливать на любом виде почвы, даже если она рыхлая и есть грунтовые воды.
2. Высокая скорость монтажа: данный вид опор можно устанавливать в любую погоду, что может хорошо сыграть на сокращении затраченного времени на возведение жилья.

Устройство свайного фундамента

Но такое количество отличных качеств не означает отсутствие минусов:

• На скальных породах сваи не монтируются.
• При создании многоэтажных и тяжелых проектов этот метод избегают.
• При неаккуратном вбивании винтов, они могут повредиться, из-за чего образуется коррозия металла, которая может сократить срок службы основы.

Особенности устройства буронабивных свайных фундаментов

При всей своей простоте устройства, фундамент, изготовленный по буронабивной технологии, также требует серьёзного подхода к его строительству. В процессе работ необходимо учитывать некоторые особенности, которые в дальнейшем могут повлиять на срок эксплуатации здания.

• При обустройстве буронабивного фундамента рекомендуется использование цемента с маркировкой не ниже М100. Причём для возведения строений из тяжёлых материалов, как, например, проект кирпичного здания или дом из газобетона, оптимальным будет использование цемента с маркировкой М400;
• При расчётах количества и точек расстановки свайных опор необходимо учитывать, что ростверк, независимо от его типа, не принимает участия в распределении нагрузки, а является лишь связующим элементом для укрепления общего фундамента;
• При устройстве армирующих каркасов необходимо использовать правило связывания арматуры либо выполнять приваривание прутов друг к другу, поскольку надёжность скрепления арматуры непосредственно влияет на надёжность будущего фундамента;
• Для устройства свайных опор необходимо устанавливать каркас из четырёх вертикальных прутов соответствующей толщины с горизонтальными перемычками не реже чем каждые 30 см.

Учитывая данные особенности, буронабивной фундамент будет иметь длительный срок службы.

Таким образом, качественный и надёжный фундамент на буронабивных сваях с ростверком во многих случаях является оптимальным решением при устройстве фундаментного основания для строительства различных типов зданий и сооружений как для частного, так и для промышленного использования. Технология его устройства проста и экономична, она позволяет выполнить весь комплекс работ своими руками без привлечения сторонних организаций и рабочих.

Самостоятельный расчет конструкции свайного фундамента

Расчёт свайного фундамента осуществляется в соответствии с нормативом СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты». В упрощённом варианте для небольших сооружений расчёт будет выглядеть следующим образом.

Определяется суммарная нагрузка от всех строительных конструкций на фундамент (согласно СП 20.13330.2016 «Основания зданий и сооружений»). В частности учитывается:

1. Вес стен:

• древесина – 450-650 кг/м3;
• газо-, пенобетон – 400-900 кг/м3.

1. Вес утепленного кровельного пирога с покрытием из:

• асбоцементного шифера – 60-80 кг/м2;
• мягкой черепицы, ондулина, рубероида – 30-55 кг/м2;
• металлочерепицы, профнастила – 20-30 кг/м2.

1. Эксплуатационные нагрузки на каждый этаж (мебель, жильцы) – не менее 100-150 кг/м2.
2. Вес межэтажных перекрытий (включая цокольные и чердачные):

• деревянные на балках – 70-150 кг/м2;
• из железобетонных пустотелых плит – 350 кг/м2;

1. Снеговая и ветровая нагрузка берутся из справочника СП 131.13330.2012 «Строительная климатология» для каждого конкретного региона.

Далее, согласно рекомендациям СП 22.13330.2016 определяется несущая способность грунта на строительной площадке – его расчетное сопротивление. Высчитывается количество свай по площади их подошв. Так, у винтовой опоры площадь подошвы будет зависеть от диаметра лопасти:

Для примера

Пусть диаметр лопастей сваи – 250 мм, следовательно площадь подошвы составит 490 см2. Расчетное сопротивление для полутвердых суглинков и супесей – 5,5 кг/см2. Произведение, этих двух показателей даст несущую способность одной опоры – 1375 кг.

Принимаем суммарную нагрузку от сооружения (дом каркасно-щитовой типа) равную 30 т. Разделив её на несущую способность одной опоры, получим необходимое количество – (21,8) 22 шт. Учитывая, что следует использовать коэффициент запаса прочности 1,4, на практике придется установить 31 опору. Однако это слишком большое количество, поэтому рекомендуется взять сваи большего диаметра и повторить расчёт.

Существуют установленные стандарты диаметров свай и соответствующих им диаметров лопастей:

• 89 мм – лопасть 250 мм;
• 108 мм – лопасть 300 мм;
• 133 мм – лопасть 350 мм.

Выбрав следующую по диаметру сваю и повторив расчёты, с учетом коэффициента запаса прочности получим 11 шт. Такое количество опор равномерно распределяется по схеме дома. Они устанавливаются под каждым из углов, в местах примыкания и пересечения стен. На прямых участках шаг установки должен быть в пределах 1,7-2,5 м.

Самостоятельное изготовление свай

При создании свай своими руками земельные работы выполняют при помощи земляного бура. При необходимости высверлить шурфы более 0,3 м диаметром и 5 м глубиной, применяют моторизированный аппарат.

Сделать сваи самостоятельно можно в такой последовательности:

• Из рубероида соорудить «стаканы», ширина которых будет равна диаметру скважин. Их делают на 25 см длиннее глубины погружения опор. Сверху делают несколько слоев и затягивают их проволокой. В результате получается опалубка. В нее и будет установлена труба.
• После монтажа трубы делают армированный каркас. Его помещают внутрь опоры. Хватит трех прутов диаметром 8 мм. Друг с другом их соединяют перемычками. Вертикальные стержни должны быть выведены на 4 см выше кромки ростверка.
• В трубы заливают бетон, уплотняя его вибратором.
• Обустраивают ростверк.

При создании ленты учитывают несколько рекомендаций. К примеру, ростверк не должны пересекать трубопроводные линии. Сваи устанавливают строго вертикально. Допустимое отклонение — 5 см. Каждый шов и стык, который образовался при создании ростверка, заполняют бетоном.

Ростверк обязательно армируют. Для этого используют прутья диаметром 1,4 см. Они должны иметь длину, равную длине стен. При отсутствии такого металлопроката выбирают прутки не меньше 60 см. Их число определяют по диаметру:

• 1 см – потребуется 8 прутков;
• 1,2 см – 6;
• 1,4 см – 5.

Перед устройством стен следует убедиться, что поверхность ростверка горизонтальна. Изъяны исправляют бетонным раствором.

После завершения строительства фундамента на сваях с ростверком отделывают цоколь. Верхнюю кромку отделочных элементов крепят к нижней части стены здания. Сверху край закрывают отливом. Снизу отделка на несколько сантиметров не доходит до поверхности грунта. Это позволяет избежать деформации цоколя во время морозного пучения.

Важно! Следует оборудовать дренаж, который будет отводить осадки. Оборудуют и отмостку шириной 70 см

Ее лучше уложить тротуарной плиткой.

Если следовать все рекомендациям и правильно выполнить расчет ростверка, можно своими руками создать надежное основание. Оно не будет подвержено воздействию сил морозного пучения или усадке.

Краткое описании технологии монтажа

Порядок действий следующий:

1. Подготовка участка. Удаляются лишние растения и предметы, производится планировка участка, ели это необходимо.
2. Разметка. С помощью колышков отмечаются центры скважин. Необходимо соблюдать точность и аккуратность измерений, проверять соответствие диагоналей.
3. Бурение скважин. На заданную (или возможную) глубину бурятся скважины, при необходимости делается расширение — пятка.
4. В полости опускаются гильзы — отрезки пластиковых труб, свернутый в трубку рубероид. Они послужат своего рода опалубкой, препятствующей уход воды из бетона в окружающий грунт.
5. Собираются и опускаются в скважины арматурные каркасы. Их длина должна быть такой, чтобы оставалось достаточно для последующего соединения с армпоясом ростверка.
6. В скважины заливают бетон. Его тщательно штыкуют, удаляя пузырьки воздуха. После этого сваи выдерживают до полного застывания (28 дней).
7. Пока сохнет бетон, производят сборку опалубки и арматурного каркаса для ростверка. Порядок действий практически аналогичен методике строительства ленточного фундамента.
8. Когда наступает возможность, производится заливка ростверка. Бетон штыкуют, удаляя воздух, затем накрывают полиэтиленом и выдерживают 28 дней. Опалубку можно снимать через 10 дней после заливки.

После полного затвердения ленты можно переходить к дальнейшему строительству.

Преимущества и недостатки

Свайные фундаменты с ростверком популярны благодаря своим неоспоримым достоинствам:

1. Подходят для видов грунта, в которых не обеспечивают прочность никакие другие виды оснований: глубокое промерзание грунта, слабые, пучинистые грунты.
2. Обеспечивают устойчивость, имеют высокую несущую способность.
3. Их можно закладывать на склонах.
4. Возможно ведение работ зимой.
5. Невысокая стоимость материалов и работ, дешевый вид основания.
6. Возвести всю конструкцию, залить бетон можно за пару дней.
7. Не нужна тщательная предварительная подготовка площадки.

Кроме достоинств такой фундамент имеет недостатки:

Необходимо утеплять конструкцию из-за наличия пространства под полом.

Нельзя использовать для массивных сооружений.

Необходим тщательный расчет фундамента, поскольку велика неопределенность поведения грунта.

В целом – это отличный вариант для малоэтажных построек, где ценится быстрота, дешевизна строительства либо имеется необходимость возведения постройки на склонах.

Плюсы и минусы фундаментов на сваях

Можно обобщить преимущества и недостатки свайных фундаментов. К достоинствам относятся следующие качества:

• Быстрый и простой монтаж;
• Невысокая стоимость;
• Возможность установки на зыбком, заболоченном. подтопленном грунте, на дне водоема;
• Возможность зимних работ без потери качества;
• Работы ведутся на небольшом пространстве, не нанося ущерба близко расположенным строениям, зеленым насаждениям, подземным коммуникациям.

Недостатки свайных фундаментов:

• Некоторое удорожание проектных работ;
• Сами сваи, как точечные несущие элементы, не могут быть основанием для строения; необходима их обвязка железобетонными или металлическими конструкциями, формирующими решетку опоры; стоимость обвязки может составлять до 30% стоимости фундамента;
• В условиях, оптимальных для строительства, использование свайного фундамента может неоправданно усложнить инженерные решения. Если есть подходящие условия для устройства ленточного фундамента, то чаще всего именно ему отдается предпочтение.

Виды свай

Основные виды винтовых свай

Основные виды винтовых свай для фундаментов показаны на рис. Слева – свая для вечномерзлых грунтов, песчаников и плотных суглинков с высокой несущей способностью. Столб грунта внутри нее сжимается, поэтому он держит сваю также изнутри. Для бетонирования эта свая непригодна, но подходящие для нее грунты и так отлично держат. s = (8-20 мм); L = (4-16) м с шагом в 4 м; d = 219 или 325 мм. Несомая нагрузка – до 4,5 т. Стоимость одной – от 4500 руб.

Сваи такой же конструкции благодаря невысокому ребру винта используются как бурозабивные, см. в конце. Для возможности бетонирования грунт из их стволов в таком случае вынимают специальными буровыми инструментами – ложковым буром или желонкой. Технология трудоемкая, но дает возможность строить 3-5 этажные капитальные здания прямо на вечной мерзлоте, болотах и торфяниках.

В центре свая для обычных грунтов, описанных выше. Для заборов и легких нежилых построек такие сваи можно сделать самому. s = (4-16 мм); L = (2,5-15) м с шагом в 2,5 м; d = 47, 75, 89, 108, 133, 159, 219, 325 мм. Несомая нагрузка – (0,7-2,5) т. Стоимость одной – от 2000 руб.

Справа – свая с уширенной пятой для рыхлых, пучинистых и плывущих грунтов. s = (4-16 мм); L = (3-15) м с шагом в 3 м; d = 159, 219, 325 мм. Несомая нагрузка – (1-3,5) т. Стоимость одной – от 3500 руб. Хотя ее наконечник с винтом может быть не литым или кованым, а сварным из листового металла, сделать такую самостоятельно сложно, т.к. лопасть ее винта должна иметь не менее 2-х оборотов и, сужаясь, доходить почти до острия наконечника.

Кроме этих основных типов, в продажу поступает довольно широкий ассортимент специальных свай: с многовитковыми и многозаходными винтами, дополнительными лопастями, со встроенной дренажной системой, из химически стойких материалов, и т.п. Они дороги, в индивидуальном строительстве почти не находят применения, требуют сложной технологии монтажа фундамента. Поэтому просто упомянем, есть, мол, и такие.

Об оголовках

В продаже имеются сваи с наваренными на них монтажно-технологическими оголовками. Стоят они, разумеется, дороже. Нужно иметь в виду, что монтажный оголовок необходим только для сборки на сваях деревянных домов; в прочих случаях без него вполне можно обойтись: ростверк фундамента (см. далее) из металлопрофиля приваривают прямо к стволу сваи, ее заворачивание ручным способом производят, используя технологические отверстия, а легкое машинное, при помощи мини-экскаватора, специального технологического оголовка не требует. Как устроен оголовок сваи, на всякий случай показано на рис., на сваю 133 мм. Для свай других диаметров размеры плиты остаются неизменными.

Монтажно-технологический оголовок винтовой сваи

Область применения свайных фундаментов и их составные элементы

Свайные фундаменты широко применяются как в мостостроении, так и в других областях строительства. Эффективность этих фундаментов обусловлена более полным использованием несущей способности грунтового основания и прочности элементов фундамента. Развитие строительной индустрии способствует совершенствованию технологии сооружения свайных фундаментов и существенному снижению экономических затрат.

На рис. 4.1 приведена общая схема свайного фундамента.

Рис. 4.1 Общая схема свайного фундамента

Согласно этой схеме свайный фундамент состоит их двух основных элементов: свай (свай-оболочек или свай-столбов) и плиты, объединяющей их в верхней части и называемой плитой ростверка. Высотное положение элементов свайного фундамента обозначается следующими отметками: — обрез плиты ростверка, — подошва плиты ростверка, — верх (голова) свай, — нижний конец свай. Свая может полностью располагаться в грунте. Глубина погружения сваи в грунт, считая от подошвы плиты ростверка обозначается . Плита ростверка может возвышаться над грунтом. В этом случае участок сваи над грунтом называется свободной длиной и обозначается .

Область применения свайных фундаментов может определяться грунтовыми условиями, технологическими возможностями, а также экономической целесообразностью. Применение свайного фундамента безусловно оправдано, если основание сложено в верхней своей части слабыми грунтами, а в нижней части более прочными породами. Тогда сваи пронизывают слабые слои грунта и передают нагрузку от сооружения на нижележащие малосжимаемые горизонты.

На местности, покрытой водой при значительной глубине водотока сооружение свайного фундамента может оказаться единственно возможным по технологическим причинам. Возведение массивного фундамента мелкого заложения в таких условиях сопряжено с большими трудностями, тогда как погружение свай с плавсредств и последующее устройство плиты ростверка технологически отработано.

Наконец, нередки случаи, когда имеется возможность устроить как фундамент мелкого заложения, так и свайный фундамент. Тогда разрабатываются проекты обоих вариантов фундаментов и выбор типа фундамента осуществляется по экономическим показателям.

Совершенствование конструкций и технологии сооружения свайных фундаментов является одной из основных задач в области транспортного строительства.

Типы свай

Применяемые в строительстве сваи различаются по нескольким признакам: по материалу, из которого они изготовлены, по своим размерам и форме, по способу устройства в грунте и другим [1]. Следует иметь в виду, что классификации свай претерпевают изменения по мере совершенствования их конструкций и технологии изготовления, появления новых типов свай. Рассмотрим существующие конструкции свай, применяемые в строительстве в настоящее время пользуясь несколькими классификационными признаками.

Предварительно, рассмотрим несколько определений. Сваей называется элемент — деревянный, бетонный, железобетонный или стальной, полый или сплошного сечения, погружаемый в грунт (в случае полого элемента с закрытым нижним концом) диаметром поперечного сечения не более 0,8 м.

Сваей-оболочкой называется полый железобетонный или стальной элемент, погружаемый в грунт с открытым нижним концом и выемкой грунта из внутренней полости диаметром 1 … 3 м.

Свая-столб — элемент, как правило, изготовляемый из железобетона на месте строительства в заранее пробуренной скважине диаметром более 0,8 м.

Данные определения отличаются некоторой условностью и не охватывают всего многообразия свайных конструкций. Здесь они приведены для первоначального знакомства со сваями. Итак, рассмотрим наиболее распространенные типы свай.

Прежде всего познакомимся со сваями, погружаемыми в грунт в готовом виде.

Деревянные сваи.

Деревянные сваи применяют обычно там, где лес является местным строительным материалом. Готовят их из леса хвойных пород, преимущественно из сосны и лиственницы со здоровой древесиной, диаметром от 18 до 40 см и длиной 4,5–8,5 м. Более длинные бревна дефицитны, и их изготавливают по специальному заказу. Рекомендуется лес зимней рубки с неограниченной влажностью.

Бревна для свай очищают от сучьев, наростов и коры. Естественную коничность бревен обычно сохраняют. Иногда бревна для свай цилиндруют.

Сваи погружают в грунт тонким концом, который заостряют на 3 или 4 грани (рис. 4.2, а, б

). Более пологое заострение делают для забивки свай в более плотные грунты. Если в грунтах содержатся твердые включения (гравий, галька и пр.), острие сваи защищают стальным башмаком (рис. 4.2,
б
), который крепят гвоздями. Заострение выполняют строго по оси, иначе свая при погружении будет уходить в сторону.

Верхний конец (голову) сваи обрезают строго перпендикулярно к продольной оси и укрепляют от размочаливания при забивке стальным кольцом-бугелем из полосы толщиной 12–20 мм и шириной 50–100 мм (рис. 4.2, в

).

Бревна в свае можно наращивать. Стык по длине сваи делают не более одного раза, строго в торец и фиксируют стальным штырем по оси бревен и полосовыми или уголковыми накладками длиной 2,5–3 диаметра сваи (рис. 4.2, г

). Вместо накладок используют также стальные патрубки (рис. 4.2,
д
). После погружения свай стыки должны находиться на 2 м ниже уровня возможного размыва, а у смежных свай — быть в разных уровнях с разбежкой по высоте не менее 0,75 м.

Более длинные деревянные сваи (до 25 м) изготавливают пакетными из трех или четырех бревен (рис. 4.2, е

) или клеенными водостойкими составами из досок или брусьев (рис. 4.2,
ж
).

Рис. 4.2 Деревянные сваи (размеры в см)

Стыковку бревен в пакетных сваях выполняют с разбежкой не менее 1,5 м. Нижний конец пакета бревен защищают общим стальным башмаком, а верхние концы бревен — общим бугелем.

Деревянные сваи дешевы, просты в изготовлении, имеют небольшой вес, что упрощает их транспортировку и погружение в грунт. Однако у них ограничена длина, а потому сравнительно невысокая несущая способность [2]. На изготовление же пакетных свай из бревен расходуется много металла, что сильно удорожает их. Кроме того, деревянные сваи подвержены гниению в условиях переменной влажности. Поэтому в постоянных сооружениях головы деревянных свай располагают ниже самого низкого уровня воды не менее чем на 0,5 м. В морской воде, где имеются вредители древесины (шашень и др.), деревянные сваи не применяют.

Забивные железобетонные сваи сплошного сечения

В мостостроении широко применяют типовые призматические железобетонные сваи квадратного сечения 30´30, 35´35 и 40´40 см с обычной или предварительно напряженной арматурой. Реже используются сваи прямоугольного сечения 25´30, 30´35 и 35´40 [2, 3].

В практике фундаментостроения применяют также трех-, шести- и восьмигранные призматические сваи сплошного сечения.

Мостовые сваи бывают нетрещиностойкие (с допустимым раскрытием трещин не более 0,2 мм), которые изготавливают из обычного железобетона с невысоким процентом армирования из условия прочности их при изгибе от собственного веса во время монтажа. Продольная (рабочая) арматура таких свай состоит из четырех стержней периодического профиля, размещенных в углах сечения сваи. Длина таких свай от 4 до 12 м. Предназначены они для фундаментов с низким ростверком с небольшими горизонтальными нагрузками.

Трещиностойкие мостовые сваи (с допустимым раскрытием трещин не более 0,1 мм) из обычного железобетона класса от В20 до В35 имеют более высокий процент армирования и длину от 4 до 18 м. При этом для более крупных свай применяют более высокий класс бетона и более высокий процент армирования. Рабочая арматура, расположенная в углах сечения таких свай, состоит из 1–3 стержней периодического профиля класса А-II диаметром от 20 до 28 мм (рис. 4.3).

В острие сваи рабочую арматуру сводят в пучок вокруг фиксирующего штыря, а голову сваи усиливают сварными сетками. Шаг поперечной спиральной арматуры у концов сваи, где возникают наибольшие напряжения при забивке, принят меньше, чем по длине ее средней части. Для строповки свай предусмотрены строповочные петли, расположенные в местах по длине сваи из расчета равенства изгибающих моментов от ее собственного веса в точках строповки и в пролете.

Рис. 4.3 Мостовая призматическая железобетонная свая: а — опалубочный чертеж; б — типы армирования свай; в — армирование острия сваи

Типовые предварительно напряженные сваи сплошного квадратного сечения для фундаментов транспортных сооружений имеют длину от 8 до 20 м. Изготавливают их из бетона класса В35 и армируют либо стержневой арматурой периодического профиля класса А-IV диаметром 12–20 мм, либо высокопрочной проволокой периодического профиля класса Вр‑II диа­метром 5 мм. Для высоких ростверков фундаментов мостов используют предварительно напряженные сваи со стержневой арматурой.

Мостовые сваи для обычных климатических условий имеют защитный слой бетона толщиной 30 мм, а в северном исполнении — 50 мм.

В действующих каталогах свай каждому их типоразмеру присвоена своя марка. Например, марке СМ12-35Т4 соответствует свая мостовая (СМ) длиной 12 м сечением 35´35 см, трещиностойкая (Т) с 4-м типом армирования; марке СН-12-35 соответствует свая предварительно напряженная (СН) длиной 12 м сечением 35´35 см.

Основным недостатком сплошных забивных свай является их большая масса, что затрудняет их транспортировку и требует использования тяжелого кранового и сваебойного оборудования. В меньшей степени эти недостатки присущи полым сваям, которые чаще всего делают цилиндрической формы.

Сваи из сборных железобетонных оболочек

Полые железобетонные сваи кольцевого сечения собирают из отдельных секций с наружным диаметром 0,4; 0,6; 1,2; 1,6; 3,0 м, длиной от 4 до 12 м при диаметре от 0,4 до 1,6 м и длиной 6 м при диаметре 3,0 м [1, 3]. Толщина стенок оболочек при диаметре 0,4–0,6 м составляет 8–10 см, а при диаметре 1,2–3,0 — 12 см. В мостостроении применялись также оболочки с толщиной стенок 15–20 см (толстостенные оболочки).

Сваи из оболочек малого диаметра можно смонтировать на полную длину до их погружения. При большом диаметре секции оболочек наращивают по мере их погружения, благодаря чему общая длина свай может достигать 50 м и более. После погружения в грунт полости оболочек заполняют бетоном (иногда армированным), песком или оставляют полыми.

Секции оболочек изготавливают из обычного или предварительно напряженного железобетона из бетона класса В35. Для заполнения полости оболочек используют бетон классов В20 и В25. Продольную арматуру располагают в тонкостенных оболочках посередине толщины стенок в один ряд равномерно по сечению. В толстостенных оболочках принята двухрядная по толщине стенок расстановка продольной арматуры. В оболочках из обычного железобетона используют арматуру периодического профиля класса А-II с диаметром стержней 16–25 мм, а в предварительно напряженных — класса А-IV. Поперечную спиральную арматуру выполняют из проволоки диаметром не менее 6 мм с шагом 10 см, а на концевых участках каждой секции — 5 см. Типовые оболочки из обычного железобетона при одном и том же диаметре могут иметь разный процент армирования: m = 2; 2,5 и 3 % — при диаметре оболочки 0,4 и 0,6 м и m = 1,5; 2,0; 3,0 и 5,0 % — при больших диаметрах. На рис.4.4показан один из типов армирования оболочки диаметром 0,6 м. Типовые оболочки из предварительно напряженного железобетона имеют один и тот же процент армирования (m = 3 %).

Рис. 4.4 Секция железобетонной оболочки: 1 — обечайка; 2 — продольная арматура; 3 — спиральная арматура; 4 — коротыши из арматуры

Секции оболочек диаметром 0,4–1,6 м изготавливают на центрифугах, а диаметром 3,0 м — в вертикальных виброформах. В сваях их соединяют между собой фланцево-болтовым стыком (рис. 4.5, а

) или сварным (рис. 4.5, б). Оболочки из предварительно напряженного железобетона и оболочки диаметром 3,0 м соединяются только на фланцево-болтовых стыках.

Для предохранения от коррозии стыки омоноличивают бетоном на быстротвердеющем цементе, а стыки, располагаемые в грунте, заливают горячим битумом.

Оболочки диаметром 0,4 и 0,6 м обычно погружают с закрытым нижним концом, для чего используют специальные наконечники, присоединяемые к концу нижней секции сваи (рис. 4.6, а

). В этом случае взаимодействие оболочки с грунтом в процессе погружения ничем не отличается от свай сплошного сечения.

Оболочки более крупного диаметра погружают с открытым нижним концом, для чего в нижней их части устраивают кольцевой стальной нож(рис. 4.6, б). Для уменьшения сопротивления такой оболочки погружению одновременно с погружением производят выемку грунта у ножа через полость оболочки. При этом грунт вокруг нее не испытывает существенного дополнительного уплотнения, которое совершается при забивке свай с закрытым нижним концом, что сказывается на их несущей способности. В связи с этим несущие элементы свайных фундаментов из оболочек диаметром до 0,6 м называют сваями, а большего диаметра — сваями-оболочками.

Рис. 4.5 Стыки секций железобетонных оболочек: а — фланцево-болтовой; б — сварной

Рис. 4.6 Нижний конец железобетонных оболочек: а — глухой наконечник, б — кольцевой нож

Стальные и сталебетонные сваи

Стальные сваи делают из прокатных профилей (двутавров, швеллеров, уголков) или же из сварных или цельнотянутых труб [2]. Для увеличения жесткости стальных свай прокатные профили соединяют с помощью сварки или заклепок в пакеты коробчатого, таврового или крестообразного сечения. Такие сваи можно погружать в грунты, содержащие твердые включения, и пробивать ими тонкие прослойки полускальных грунтов или разрушенные слои скальных.

По затратам металла и сложности изготовления более предпочтительны сваи из стальных труб. Их звенья стыкуют на стеллажах на полную длину, а при длине свай более 25 м — наращивают звеньями в процессе погружения. Стыки делают сварными с накладками (рис. 4.7, а

), а нижние концы — глухими (с закрытым наконечником из тех же труб,рис. 4.7,
б
) или открытыми. Стальные оболочки диаметром более 1 м погружают только с открытым нижним концом с удалением из них грунта. Полость оболочки заполняют бетоном класса В20 или В25 (сталебетонные сваи). Длина таких свай может достигать 50 м.

Рис. 4.7 Элементы конструкции оболочки сталебетонной сваи: а — сварной стык секций; б — глухой стальной наконечник

Недостатком стальных свай является большой расход металла и подверженность коррозии. Скорость коррозии стали под водой составляет 0,014–0,05 мм/год, а в зоне переменной влажности может достигать 0,4–0,5 мм/год. Для защиты свай от коррозии их поверхность покрывают асфальтовыми красками или каменно-угольной смолой.

Винтовые сваи.

Винтовая свая (рис. 4.8) состоит из стального или железобетонного ствола и стального или чугунного башмака, снабженного винтовыми лопастями.

Винтовой башмак сваи делают литым или сварным. Винтовая лопасть имеет длину 1,25–1,5 оборота и диаметр, равный 3–4,5 диаметра ствола сваи. Шаг лопасти при диаметре ствола d

£ 60 см назначают равным (0,6–0,8)
d
, а при большем диаметре — (0,35–0,4)
d
.

Рис. 4.8 Винтовая свая: 1 — стальная оболочка; 2 — башмак с винтовой лопастью

Погружают винтовые сваи путем их завинчивания специальными механизмами-кабестанами. Погружение возможно в вертикальном и наклонном положениях в несвязные и связные грунты, в том числе с включением валунов размером менее шага винтовой лопасти. В практике строительства применялись винтовые сваи с диаметром лопасти 3,0 м длиной до 50 м. Винтовая лопасть увеличивает опорную площадь нижнего конца сваи, что существенно увеличивает ее несущую способность. Кроме того, винтовые сваи за счет той же лопасти способны воспринимать значительные выдергивающие нагрузки, а потому их можно использовать как анкерные.

Набивные и буровые сваи

Этот тип свай изготавливается непосредственно на месте строительства [1, 2, 3]. Для сооружения сваи в грунте предварительно устраивается скважина методом бурения или пробивки.

Пробивка скважина выполняется без выемки грунта из ее полости и, следовательно имеет место уплотнение грунта в прискважинной зоне. Скважина заполняется бетонной смесью порциями с уплотнением и вдавливанием ее в грунт. В результате образуется рифленая поверхность, обеспечивающая повышенное сцепление сваи с грунтом (рис. 4.9, а). Такие сваи называются набивными. К этому типу относятся сваи Франки, частотрамбованные сваи, сваи Симплекса, Стерна и др. (рис. 4.9, б).

Рис. 4.9 Набивная свая : а-частотрамбованная, б-свая Франки

Бурение скважин в устойчивых грунтах может осуществляться без крепления стенок скважин. При наличии воды или возможности обрушения стенок скважин выполняется их крепление с помощью глинистого раствора или обсадных труб. После устройства скважины устанавливается арматурный каркас и бетонируется тело сваи. Обсадные трубы как правило извлекаются из грунта. Бетонная смесь может укладываться с уплотнением. Такие сваи называются буронабивными (рис. 4.10). Диаметр буронабивных свай может составлять 0,8 … 2,5 м. Длина буронабивных свай достигает десятков метров. В уровне нижнего конца буронабивных свай при необходимости делается уширение. Диаметр уширения 2,5 … 3,5 м. Буронабивные сваи с уширенной пятой обладают повышенной несущей способностью. Уширение целесообразно применять, когда буровая свая опирается на прочные породы.

Буроопускные системы представляют из себя установленные сваи в готовым виде в пробуренные заранее скважины. Зазор между сваей и стенками скважины заполняется цементным расвором (рис. 4.11).

Камуфлетные сваи

Для увеличения несущей способности полых забивных свай и буровых свай-столбов устраивают уширение их нижнего конца камуфлетированием с помощью заряда взрывчатого вещества [2]. Технологическая схема устройства камуфлетных свай показана на рис. 4.12.

После погружения в грунт железобетонной или стальной оболочки с закрытым или открытым (с выемкой грунта) нижним концом у нижнего конца оболочки помещают заряд с электродетонатором, соединенным проводами с подрывной машинкой на поверхности.

Рис. 4.12 Камуфлетная свая: 1 — оболочка; 2 — заряд ВВ; 3 — электропровода; 4 — литая бетонная смесь; 5 — камуфлетное уширение; 6 — арматурный каркас

Полость оболочки заполняют на некоторую высоту литым бетоном и подрывают заряд. Нижний конец оболочки силой взрыва разрушается, а грунт в этом месте уплотняется с образованием близкой к шарообразной полости (камуфлета), которая заполняется литым бетоном из полости оболочки. Затем оболочку заполняют бетонной смесью на полную высоту.

Массу заряда назначают в зависимости от требуемого диаметра камуфлетного уширения и уточняют на месте опытными взрывами. Диаметр уширения контролируют замерами уровней бетона в скважине до взрыва ( ) и после него ( ). Необходимо, чтобы после взрыва в полости оболочки остался столб бетона высотой не менее 2 м. Для предохранения ствола железобетонной оболочки от разрушения при взрыве к ее нижнему концу присоединяют стальной патрон, на дне которого и размещают заряд. Взрывом разрушается нижняя часть патрона, а стенки оболочки остаются целыми.

Камуфлетное уширение можно выполнить и для буронабивных свай, путем взрыва заряда на забое скважины с заливкой в ее полость литой бетонной смеси на расчетную высоту. После образования камуфлетного уширения иногда в скважину опускают железобетонную сваю (буроопускные сваи с камуфлетной пятой).

Типы свайных фундаментов.

Типы свайных фундаментов определяют в зависимости от ряда факторов. К таким факторам относятся: форма и размеры свайного поля, расположение плиты ростверка относительно поверхности грунта, характер взаимодействия составных элементов свайного фундамента с основанием [1].

Линейные надземные сооружения, такие, например, как стены, имеют один или несколько свайных рядов, объединенных поверху плитой достаточной протяженности, представляющие собой ленточный свайный фундамент. Отдельно стоящие свайные фундаменты имеют в своей основе куст свай и выполняются как правило под опоры мостов или колонны зданий и сооружений. Наконец, фундаментная плита больших размеров может опираться на единое свайное поле.

Свайные фундаменты с низким ростверком. К этому типу относятся свайные фундаменты с плитой ростверка, заглубленной в грунт — отметка подошвы плиты ростверка расположена ниже уровня планировки или отметки местного размыва (рис. 4.13). Такие фундаменты сооружают на суходолах, а также в руслах рек с тяжелым ледовым режимом или же при наличии зон интенсивного истирающего воздействия аллювия, перемещаемого быстрым течением реки. Работа свайных фундаментов с низким ростверком проходит в благоприятном режиме в том отношении, что сопротивление горизонтальным нагрузкам оказывают не только сваи, но и грунт, воздействуя на боковую поверхность плиты ростверка. Сооружение плиты ростверка в грунте сопряжено с дополнительными затратами на устройство котлована и его ограждение [2].

Рис. 4.13 Свайный фундамент с низким ростверком

В свайных фундаментах с высоким ростверком плита расположена над поверхностью грунта — отметка подошвы плиты ростверка выше уровня планировки или отметки местного размыва (рис. 4.14).

Рис. 4.14 Свайный фундамент с высоким ростверком

Этот тип фундаментов получил большое распространение в мостостроении как экономичная и надежная конструкция. Они менее материалоемки по сравнению с массивными фундаментами или свайными фундаментами с низким ростверком, не требуют устройства котлована и, следовательно, позволяют применить более легкие ограждения в русле реки. Для восприятия горизонтальных нагрузок в свайных фундаментах с высоким ростверком применяют наклонные сваи. Здесь широкое применение находят сваи-оболочки и буровые столбы больших диаметров [1, 4].

В некоторых случаях в свайных фундаментах плита ростверка отсутствует как самостоятельный элемент. Ее функции выполняет опора в своей нижней части, непосредственно опирающаяся на сваи. Такие конструкции называются свайными опорами (рис. 4.15). Этот способ устройства фундаментной части целесообразно применять, когда требуемые размеры плиты ростверка в плане не превосходят поперечного сечения опоры в нижней части [4].

Рис. 4.15 Свайная опора

Большое распространение при строительстве путепроводов и пойменных участков мостовых переходов получили безростверковые опоры (эстакадного типа) [1, 4]. В этих опорах в качестве плиты ростверка выступает подферменная плита, объединяющая головы свай и передающая на них нагрузку от пролетных строений (рис. 4.16). При большой протяженности эстакадной части мостового перехода целесообразно использование сборного железобетона и применение поточной технологии строительства для устройства безростверковых опор. В этих условиях безростверковые опоры отличаются высокой экономической эффективностью.

4.16. Безростверковые опоры свайно-эстакадного моста

В рассмотренных типах свайных фундаментов основным несущим элементом являются сваи. Именно через них нагрузка передается на основание. Плита ростверка обеспечивает совместную работу свай. В то же время, если плита заглублена в грунт и опирается на достаточно прочные породы, то по подошве плиты ростверка будут развиваться силы сопротивления вертикальным перемещениям, оказывая существенное воздействие на работу фундамента в целом. Если плита передает на грунт через свою подошву не менее 15% общей нагрузки, то такие конструкции называются комбинированными свайно-плитными фундаментами (рис. 4.17) [5, 6].

Рис. 4.17 Свайно-плитный фундамент

Когда же на сваи приходится менее 50% общей нагрузки, то фундамент называется комбинированным плитно-свайным. Обеспечение совместной работы свай и плиты ростверка, заглубленной в грунт позволяет полнее использовать резервы несущей способности свайного фундамента. Комбинированные свайно-плитные и и плитно-свайные конструкции используются в качестве фундаментной части для сооружений больших размеров и веса, как, например, высотные здания. В транспортном строительстве этот тип фундаментов может оказаться полезным при сооружении пилонов висячих и вантовых мостов больших пролетов.

4.4 Несущая способность свай

4.4.1 Понятие о несущей способности свай

При действии на сваю осевой вдавливающей нагрузки в грунте развиваются силы сопротивления перемещению сваи. По боковой поверхности действуют распределенные силы трения (расчетное сопротивление грунта по боковой поверхности сваи), а по торцу сваи — нормальное давление (расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи). Суммарная величина максимальных сил сопротивления называется несущей способностью сваи на вдавливание по грунту .

Если свая опирается на сжимаемые грунты и имеет возможность перемещаться в осевом направлении, то силы сопротивления развиваются в равной степени — и по боковой поверхности и по торцу (рис.4.18, а,б). Такие сваи называются висячими сваями.

Несущая способность определяется суммой , где слагаемое обусловлено силами трения , а составляющая — лобовым сопротивлением . Для свай с уширенным нижним концом сопротивление по боковой поверхности не учитывается на нижнем участке ствола сваи (рис.4.18, б). Размеры этого участка определяются конусом с образующей, наклоненной к осевому направлению на угол и касающейся края уширения ( — средневзвешенное значение угла внутреннего трения грунтов в пределах высоты конуса). Если свая опирается на практически несжимаемые грунты, то несущая способность сваи определяется в основном расчетным сопротивлением : (рис.4.18, в). Силы трения могут включиться в работу на завершающем этапе, когда грунт под нижним концом исчерпает свою прочность. Однако этот этап работы сваи недопустим. К практически несжимаемым породам в данном случае относят скальные грунты, крупнообломочные грунты и глины твердой консистенции. Сваи, опирающиеся на эти грунты, называют сваями-стойками. Несущая способность сваи на вдавливание по грунту определяется как расчетными, так и полевыми методами. Способность сваи воспринимать выдергивающие нагрузки характеризуется несущей способностью сваи на выдергивание по грунту . Для свай без уширения эта величина определяется только силами трения по боковой поверхности : (рис. 4.19, а). Наличие в нижнем конце сваи уширения создает дополнительное сопротивление выдергиванию сваи за счет нормальных к верхней плоскости уширения сил (рис.4.19, б). Рис. 4.19. К несущей способности на выдергивание Кроме осевой силы, свая может воспринимать поперечные и моментные нагрузки. Максимальные значения этих нагрузок устанавливаются в результате расчета сваи как стержня, расположенного в упругой среде. Критерием допустимости поперечных и моментных нагрузок являются ограничения величины перемещений головы сваи, а также условие прочности окружающего сваю грунта. Следует отметить, что в некоторых случаях несущая способность сваи на действие горизонтальной силы устанавливается опытным путем или с применением специальных теоретических решений. Для обеспечения работы сваи в грунте выполняется также оценка прочности сваи как конструкционного элемента. Несущая способность сваи по материалу на растяжение и сжатие определяется в соответствии с правилами расчета строительных конструкций. Кроме того, оценивается прочность наиболее нагруженного сечения сваи на совместное действие нормальной силы и изгибающего момента. 4.4.2 Расчетный метод определения несущей способности свай по грунту Для определения несущей способности висячей сваи на вдавливание по грунту составляют расчетную схему, разбивая основание в пределах глубины погружения сваи в грунт на расчетные слои (рис. 4.20). Несущую способность определяют как сумму ее составляющих и по формуле [6, 7]: (4.1) где gc — коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 0,8 для набивных, буровых свай, свай-оболочек, погружаемых с выемкой грунта, при опирании их на глинистые грунты со степенью влажности Sr < 0,9 и еденице в остальных случаях; g cR , g cf — коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи; R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи; A — площадь опирания сваи на грунт (для свай с уширенным нижним концом — площадь уширения); — наружный периметр поперечного сечения сваи; fi — расчетное сопротивление i -го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи; — длина сваи в пределах толщины i -го слоя грунта. Рис. 4.20. К расчету несущей способности сваи. Первое слагаемое в формуле (4.1) выражает составляющую несущей способности сваи за счет сопротивления грунта по ее подошве, второе — составляющую за счет суммарного сопротивления грунта трению вдоль боковой поверхности ствола. Суммирование выполняют по всем слоям грунта, которые свая прорезает. Значения расчетного сопротивления грунта R для забивных свай и свай-оболочек, погружаемых в грунт с закрытым нижним концом, при опирании их на песчаные и глинистые грунты принимают потаблице 4.1 [6, 7]. Для набивных свай, устраиваемых с помощью инвентарных труб, нижний конец которых закрыт теряемым башмаком или бетонной пробкой, и для виброштампованных свай значения R также принимают по таблице 4.1. Расчетное сопротивление грунта под нижним концом забивной сваи Таблица 4.1 Глубина погружения нижнего конца свай, м Расчетное сопротивление под нижним концом забивных свай, , кПа Песчаных грунтов средней плотности гравелистых крупных — средней крупности мелких пылеватых Пылевато-глинистых грунтов при показателе текучести IL равном 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Примечания: 1. В числителе приведены значения R для песчаных грунтов, в знаменателе — для глинистых. 2. Для плотных песков значения R увеличивают в 1,6 раза, а при определении степени их плотности по данным статического зондирования — в 2 раза, но не более чем до 20000 кПа. 3. Для супесей с числом пластичности Ip < 4 и коэффициентом пористости e < 0,8 значения R определяют как для пылеватых песков средней плотности. Для буронабивных свай с уширением или без уширения и оболочек, погружаемых с открытым нижним концом и с выемкой грунта из их полости при опирании на глинистые грунты, значения R принимают по таблице 4.2 [6, 7]. Глубину погружения конца сваи h при определении R принимают от поверхности грунта, а на акватории — от уровня дна после его размыва расчетным паводком. Расчетное сопротивление грунта под нижним концом буронабивной сваи Таблица 4.2 Примечание . В свайных фундаментах опор мостов знаечения R следует повышать на величину 1,5g whw , где g w = 10 кН/м3, а hw — глубина воды в водоеме от уровня при расчетном паводке до дна с учетом общего размыва, и понижать при e > 0,6 на значение коэффициента m , определяемого интерполяцией между m = 1 при e = 0,6 и m = 0,6 при e = 1,1. При опирании набивных и буровых свай, а также оболочек, погружаемых с выемкой грунта, на несвязные грунты, расчетные сопротивления R этих грунтов определяют по форму

Создание свайно-ростверкового фундамента своими руками

Сооружение свайно-ростверкового фундамента вполне возможно сделать своими руками. Для строительства небольших зданий (беседки, дачные домики) выбирают ростверк на столбчатом основании, свайный вариант подходит для зданий постоянной эксплуатации. Работы лучше всего выполнять в конце весны, в самом начале лета либо ранней осенью. Сначала готовят площадку, очищая от растительности и мусора, потом реализуют дальнейшие этапы выполнения работ.

Предварительно нужно подготовить материалы и инструменты, заказать бетон класса прочности В17.5-22.55 либо закупить ингредиенты, из которых он будет приготовлен в бетономешалке. Под будущую обвязку в случае необходимости нужно подсыпать гравий или мелкий щебень.

Опалубка

Опалубка монтируется выше на 10 сантиметров, чем высота ленточного ростверка. Опалубку делают из деревянных щитов или досок достаточного уровня прочности для того, чтобы не треснуть и не разойтись под весом бетона.

Как выполняется армирование

Сборно-монолитный ростверк обязательно должен армироваться. Для армирования выбирают стальные прутья сечением 12-18 миллиметров, глубина зависит от проекта, но сетку закладывают равномерно, с шагом в 15-30 сантиметров. Обвязка монтируется по всему периметру основания ленты.

Проволоку нарезают заранее, каркас устанавливается в смонтированную опалубку, там связывают с арматурой свай максимально жестко. В проступающей над уровнем почвы верхней части свай сверлят отверстия, через них пропускают закладные, к ним крепят продольные хлысты арматуры. Стальные прутки заводятся внутрь свай, хлысты связывают между собой, с верхними хлыстами. Внутрь свай арматура укладывается слоем в 2-3 прутка.

Бетон

Заливка бетона осуществляется равными горизонтальными слоями, толщина которых должна составлять 10-15 сантиметров. После заливки каждый слой последовательно трамбуется виброинструментом, потом лишь заливается следующий.

Для заливки ростверка подойдет марка бетона М300 или М350.

Ростверк: погода и температурно-влажные условия

Устройство ростверка осуществляется в жаркую погоду, безветренную желательно, без осадков. Прямые солнечные лучи попадать на поверхность тоже не должны. Если температура воздуха отрицательная, бетону нужно обеспечить минимальные потери тепла на всех этапах – от приготовления до укладки. Если работы выполняются на пучинистых грунтах, землю сначала прогревают до плюсовой температуры, защищают от промерзания.

Разборка опалубки

После завершения заливки бетона опалубку демонтируют, сначала снимая крепления и распорки, лишь после этого доски. Опалубочные щиты должны легко отходить от застывшего монолита, если же такой ситуации не наблюдается, это говорит о том, что раствор еще не застыл и нужной прочности не набрал.

Сушка и уход

Когда залит бетонный ростверк, нужно обеспечить правильный уход за монолитом. Конструкция надежно защищается от солнечных лучей, ветра, осадков. Поверхность накрывают полиэтиленовой пленкой, периодически увлажняют водой, если температура воздуха превышает отметку в +22С.

Пошаговая инструкция по монтажу своими руками

Рассмотрим порядок действий по монтажу железобетонного ростверка, расположенного на высоте 30 см над уровнем грунта (один из наиболее сложных вариантов).

Порядок действий:

Подготовка

Производится очистка и планировка участка (если это необходимо). Удаляют все посторонние предметы, растения и прочие помехи.

С помощью колышков производят разметку участка. Для забивных свай она заключается в установке одного колышка на оси опор, для буронабивных отмечаются линии внешнего и внутреннего периметра. Также для них необходимо предварительное бурение скважин, которое производится по результатам пробного бурения.

Оно определяет глубину залегания плотных слоев грунта и производится в любом случае, так как дает возможность определить длину стволов.

Установка свай

Забивка свай производится с помощью специальных машин.

Необходимо составить схему погружения, чтобы готовые сваи не отсекли точки установки следующих опор.

Обычно установку производят по спирали или змейкой, последовательно переходя от одной точки к другой.

Для буронабивных свай производят гильзование скважин (погружение трубы из свернутого рубероида или куска пластиковой трубы нужного диаметра). Затем собирают и опускают в скважину армпояс, размеры которого надо выбрать так, чтобы он легко входил в отверстие.

Длина арматуры должна превышать длину скважины, чтобы впоследствии ее можно было жестко связать с армпоясом ростверка. Затем производится заполнение скважины бетоном и выдержка в течение положенного времени (28 дней).

Строительство опалубки

Для постройки опалубки не обязательно выжидать срок затвердения бетона в скважинах. Если использованы забивные сваи, то обычно выжидают около недели, чтобы ствол «обсосало» (строительный термин, обозначающий восстановление грунта и плотное прилегание к боковым стенкам).

Опалубка представляет собой род длинного деревянного лотка, внутренние размеры которого повторяют форму будущего ростверка.

Сборку производят из обрезных досок, стараясь не допустить образования щелей и промежутков.

Высота опалубки должна несколько превышать высоту ростверка. Для жесткости нижнего отдела на землю устанавливают ряд подпорок, исключающих прогиб днища опалубки. Внутренняя часть устилается полиэтиленом, препятствующим выход воды или материала из опалубки.

Создание армпояса

Арматурный каркас создается по обычной технологии — рабочие стержни с помощью гладкой вспомогательной арматуры устанавливаются в нужном положении согласно проектной схемы и общих правил.

Важным моментом является жесткое соединение арматуры свай и армпояса ленты, для которого лучше всего использовать сварку. Остальные элементы соединяют путем вязки мягкой проволокой.

Заливка бетона

Заливку бетона производят после окончательного затвердения бетона в сваях.

Это важно, так как вес железобетонного ростверка очень велик и способен деформировать не застывший бетон. Заливку надо выполнить максимально быстро, без перерывов, чтобы получить абсолютно монолитную опору с большой степенью жесткости

Бетон выравнивают и накрывают мешковиной или полиэтиленом, первые 10 дней периодически поливают водой

Заливку надо выполнить максимально быстро, без перерывов, чтобы получить абсолютно монолитную опору с большой степенью жесткости. Бетон выравнивают и накрывают мешковиной или полиэтиленом, первые 10 дней периодически поливают водой.

Через 10 дней снимают опалубку, после чего выдерживают ленту до полного застывания, которое наступает через 28 дней после заливки.

Материал для свай

Металлические сваи

В зависимости от материала изготовления различают сваи:

• металлические;
• деревянные;
• железобетонные;
• бетонные (набивные)..

.

Металлические сваи

— изготавливают из цельнотянутых стальных труб диаметром от 25 до 100 см (и даже больше). При изготовлении также используют стальные шпунты, двутавровые балки, другие прокатные профили. Из них посредством сварки делают сваи коробчатого сечения.

Обычно конец трубы снабжен коническим наконечником. Если погружение трубы производят без наконечника, то функцию наконечника в таком случае выполняет земляной конус, образующийся под сваей при погружении, по мере того, как труба начинает заполняться уплотнившимся грунтом.

Для увеличения показателей прочности, после погружения полые металлические сваи заполняют бетоном. Если после установки они будут испытывать небольшие нагрузки, то можно не заполнять их бетоном.

Винтовые сваи

– разновидность металлических свай, выполняются в виде металлического стержня с винтовой лопастью на конце. Изделия обладают достаточно высокими прочностными характеристиками, поэтому часто используются в строительстве. Диаметр винтовой лопасти сваи может доходить до 2,4 м, а глубина погружения в грунт – более 20 м.

Применение:

количество, диаметр и длина винтовых свай зависят от нагрузки на них и грунтовых условий на строительной площадке. Фундамент на винтовых сваях можно устраивать на рельефах любой сложности, не затрачивая при этом времени и денег на выполнение земляных работ. Также к достоинствам винтовых свай можно отнести то, что при их установке не происходит динамических воздействий на грунт, поэтому их можно применять для строительства пристроек к уже существующим сооружениям. Немаловажный факт для индивидуального строительства — свайное поле, как правило, можно выполнить в течение одного дня.

Также винтовые сваи используют и для возведения высотных мачтовых сооружений и опор линий электропередач, которые подвергаются значительным ветровым воздействиям. Кроме того, острие с лопастью позволяет конструкции выдерживать большие выдергивающие нагрузки, благодаря чему их можно применять в пучинистых грунтах, при этом силы морозного пучения не смогут «выдавить» винтовую сваю на поверхность.

Винтовые сваи используют и для усиления аварийных фундаментов. В этом случае их монтируют по периметру аварийного фундамента и крепят к нему при помощи кронштейнов.

Чтобы предотвратить коррозию и увеличить срок службы металлических свай, перед установкой их обрабатывают антикоррозийными средствами.

.

Деревянные сваи

Деревянные сваи

— изготавливают из ели, сосны, кедра, лиственницы, пихты, дуба. Для изготовления деревянных свай берут бревна диаметром 22-34 см и длиной 6,5 и 8,5 м, сохраняя при этом естественный сбег бревен (уменьшение диаметра ствола от комля к вершине). С подготовленных бревен снимают кору, а затем подстругивают их в нужных местах.

В зависимости от конструкции свайного фундамента деревянные сваи могут быть как цельными, т.е. изготовленными из одного бревна, так и сращенными по длине. Соответственно длина цельного изделия может изменяться от 4,5 до 16 метров, а сращенного – от 20 до 25 метров. Для сращивания бревна соединяют впритык при помощи накладок. При необходимости бревна сращивают не только в длину, но и в толщину. Полученные таким способом деревянные сваи называются пакетными.

Длина заостренной части деревянной сваи составляет 1,5-2 их диаметра. При наличии в грунте препятствий заостренную часть защищают башмаком. Верхнюю часть деревянной сваи защищают бугелем или наголовником.

Устройство деревянных свай в грунт осуществляют забиванием, вдавливанием или вибрационным способом.

Применение:

Цена на деревянные сваи обычно ниже, чем цена на металлические или железобетонные аналоги, но при этом деревянные изделия выдерживают меньшую нагрузку. Поэтому деревянные сваи в высотном строительстве не используют, но зато их применяют в малоэтажном строительстве при постройке домов и коттеджей. Также их используют для возведения временных сооружений, небольших мостов и т.п.

.

Железобетонные сваи

— бывают монолитными или сборной конструкции.

Железобетонные сваи

Монолитные железобетонные сваи часто имеют прямоугольное или квадратное сечение размером от 20×20 до 40×40 см. Выпускают также квадратные сваи с цилиндрической полостью с размером сечения 25×25 и 30×30 см и толщиной стенок в самом узком месте не менее 4 см.

Продольное армирование монолитных изделий производят стальной стержневой арматурой (напрягаемой или не напрягаемой). В поперечном направлении изделия армируют низкоуглеродистой проволокой или катанкой толщиной от 5 мм.

При монтаже ударную нагрузку воспринимает головная часть сваи, поэтому её усиливают тремя арматурными сетками, расположенными горизонтально с шагом от 5 см. Заострение в нижней части выполняют в форме четырехгранной пирамиды, а при монтаже в твердый грунт его защищают стальным башмаком.

Сборные железобетонные сваи трубчатой конструкции делают из отдельных секций, которые можно собрать заранее, после чего можно осуществлять монтаж (забивку).

Монтаж железобетонных свай осуществляют при помощи копров, передвижных кранов со свайными молотами и т.п. Также используют вибропогружение. Оно менее трудоемкое и затратное.

Достоинства:

• плотное погружение в грунт — при забивании молотом грунт вокруг сваи уплотняется, а его расчетное сопротивление увеличивается в разы;
• железобетонные забивные сваи можно использовать на слабых и подвижных грунтах, а также в условиях переменной влажности;
• такой фундамент отличается высокой прочностью и долговечностью;
• свайный фундамент может иметь любую форму и размеры.

Недостатки:

• при строительстве в застроенном районе нужно иметь в виду, что забивка свай может повлечь изменение грунтовых масс. Особенно коварны подвижки грунта в условиях стесненной, точечной застройки, которые могут отрицательно сказаться на целостности фундаментов рядом стоящих зданий;
• сложности забивки ЖБИ – главным образом это повышенный уровень шума и от работы самой техники для их забивки, и от ударов молота по свае;
• железобетонные изделия более хрупкие, чем сваи из других материалов, поэтому требуют соответствующих условий хранения. Их укладывают в горизонтальные ряды, обеспечивая при этом одинаковую ориентацию торцов. Между горизонтальными рядами в штабелях прокладывают деревянные прокладки в местах захвата или возле монтажных петель. Складирование круглых свай производят с применением специальных брусьев, препятствующих скатыванию;
• большие размеры ЖБИ также вызывают и некоторые сложности при их транспортировке на строительную площадку.

.

Набивные (бетонные) сваи

Арматурный каркас для буронабивных свай

— также широко используются в строительстве. Их отличительная особенность в том, что они изготавливаются непосредственно на строительной площадке. Основная технологическая схема их изготовления: в грунте каким-либо методом устраивают скважину и заполняют её бетоном, а если перед заполнением скважин бетоном в них помещают стальной арматурный каркас, то получают железобетонные набивные сваи. После застывания бетонной смеси полученную сваю подрезают.

Простота монтажа делает такой фундамент весьма популярным. К его достоинствам можно отнести и отсутствие необходимости в транспортировке свай.

Из недостатков следует отметить следующее:

• невозможно проконтролировать качество;
• набивные сваи не следует устраивать в грунтах, склонных к вспучиванию или горизонтальным подвижкам, в связи с их плохой устойчивостью к опрокидыванию.

Какой бетон использовать?

Железобетонные и бетонные сваи выполняют из тяжелого бетона. При этом:

• для нестандартизованных забивных железобетонных, а также набивных и буровых свай используют бетон класса не ниже В15;
• для забивных железобетонных с напрягаемой арматурой – бетон не ниже В22,5;
• для железобетонных ростверков свайных фундаментов — тяжелый бетон класса: для монолитных — не ниже В15, для сборных – не ниже В20;
• для замоноличивания железобетонных колонн в стаканах свайных ростверков – бетон не ниже В15;
• для оголовков свай при сборных ленточных ростверках — бетон не ниже В15;
• класс бетона, используемого для опор мостов и гидротехнических сооружений для замоноличивания сборных элементов свайных фундаментов, должен быть на ступень выше класса бетона соединяемых сборных элементов.

.

Как правильно сделать свайный фундамент с ростверком

Устройство свайного фундамента с ростверком выполняется точно так же, как делается свайный фундамент на асбестовых трубах. Об этом можно прочесть выше.

После того, как залитый вовнутрь бетонный раствор будет утрамбован, можно приступать к обустройству ростверка.

Сделать ростверк на свайном фундаменте можно двумя способами:

• монолитным (когда в заранее подготовленную опалубку заливается бетон);сборным (из готовых железобетонных балок).

Специалисты строители рекомендуют соблюдать следующие моменты при возведении ростверка на свайном или столбчатом фундаменте:

• сваи не должны отклоняться от вертикальной оси координат более чем на 5 см;трубопроводы никак не должны пересекаться с ростверком.при обустройстве ростверка все возможные швы и стыки должны быть заполнены бетонной смесью с мелкофракционным щебнем;ростверк должен обязательно пройти армирование.

Когда будет готов ростверк на свайном фундаменте своими руками, можно переходить к отделке цоколя

Важно помнить, что верхний край цоколя должен быть защищен отливом (оцинкованная полоса)

Также необходимо позаботиться о дренаже – отводе атмосферных осадков. Для этого достаточно сделать бетонную отмостку своими руками с шириной 70 см. Можно в качестве отмостки положить тротуарную декоративную плитку.

Свайный фундамент пользуется популярностью в частном строительстве, так как может возводиться на слабом грунте под многоэтажные постройки. При обустройстве такого основания сокращаются работы, связанные с организацией подвала дома.

Технология изготовления и монтажа

Изготовление опорных костяков подразумевает учёт технических свойств несущих деталей:

• материал (бетон, металл, дерево);
• сечение (трубчатое, полое, сплошное, тавровое, двутавровое);
• длина (деревянные 4-12 м, металлические 2-14 м, железобетонные 3-16 м);
• глубина вхождения (рассчитывается по формуле технологической карты согласно нормам СНиП).

Монтаж фундамента зависит от порядка ввода столбов, типа забивки свай, соответственно выбирается инструмент. Закапывание опорных сваек возможно ударами специальной техники – топливной или гидравлической, с помощью вибрации вокруг оси или вдавливанием копрой.

Области применения или как выбрать сваи

Как видно из вышеприведенного материала имеется большое разнообразие разных видов свай, поэтому невозможно ограничиться описанием какой-то одной конструкцией свайного фундамента. Ниже даны некоторые рекомендации, которые помогут выбрать наиболее подходящие виды свай для возведения свайного фундамента на конкретных строительных площадках.

Дом на винтовых сваях

При выборе типа фундамента необходимо учитывать комплекс характеристик:

• конструкцию дома;
• требуемые показатели прочности и устойчивости;
• геологию и гидрогеологические условия земельного участка;
• сроки и бюджет строительства;
• наличие необходимого оборудования и т.п.

Определить точные критерии выбора свайного фундамента по совокупности перечисленных параметров – невозможно. Ниже приведены факторы выбора свайных фундаментов применительно к значениям некоторых из этих параметров.

• если строительная площадка образована слабыми грунтами (ил, суглинок илистый, торф, глины, текучие суглинки), то при выборе типа фундамента можно рассматривать несколько вариантов:

— в случае ила и текучих суглинка возможно сооружение сплошной фундаментной плиты под всем домом или предварительное обжатие илов грузом;

— в случае торфа и заторфированных грунтов – частичное или полное выторфофывание + последующий намыв песком или подсыпка и устройство фундамента на естественном основании;

— необходимо принимать во внимание, что при устройстве фундаментной плиты на слабом грунте возникают осадки: общие – до 50-60 см и неравномерные – до 25-35 см. После проведения работ по огрузке илов осадки снижаются, но временные затраты на проведение таких работ – не меньше года;

— при значительной мощности торфа работы по выторфофыванию также требуют много времени, трудовых и материальных затрат. Чаще всего технико-экономическое сравнение свайного и плитного фундамента на слабых грунтах показывает преимущество свайных фундаментов, которые обеспечивают меньшие осадки (в пределах допустимых) + экономическую выгоду за счет снижения объема земляных работ, а также расхода бетона и арматуры;

• в случае планировки площадки подсыпкой фундамент из забивных свай предпочтительнее фундаментов на естественном основании даже когда плотные грунты расположены близко к естественной поверхности грунта, т.к. в этом случае столбчатый фундамент проектируют глубоким, прорезающим всю толщину подсыпки;
• на площадках образованных бытовыми насыпями большой толщи, которые нельзя использовать в качестве несущего слоя, столбчатые фундаменты делают глубокими. Вместо них целесообразнее применять забивные сваи, проходящие через всю насыпь и заглубленные в плотных грунтах, залегающих ниже подошвы насыпи. Если же в насыпи есть твердые включения, которые нельзя пробить, то используют буронабивные сваи;
• при строительстве дома близко от балок, оврагов и т.п устраивают фундаменты из забивных свай, а на сухом глинистом грунте – из буронабивных свай;
• на просадочных и набухающих грунтах толщиной до 12 м используют забивные сваи, а при толщине 13-30 м – буронабивные сваи с уширениями. При этом прорезаться должна вся просадочная толща, а нижние концы свай должны быть заглублены в непросадочный грунт;
• на пучинистых грунтах свайные фундаменты обладают преимуществом перед фундаментами на естественном основании, т.к. оставляя зазор между подошвой ростверка и поверхностью грунта, можно исключить влияние нормальных сил морозного пучения. Однако, надо учитывать касательные силы морозного пучения, значение которых тем больше, чем длиннее сваи;
• при значительном изменении кровли несущего слоя из крупнообмолочных и скальных грунтов, предпочтительнее использовать фундаменты 2 видов: на участке, где кровля несущего слоя близка к поверхности (до 2,5-3 м), — закладывают столбчатый фундамент на естественном основании, а на участке, где кровля скального грунта резко понижается, — свайные;
• в районах вечной мерзлоты используют фундаменты на вмороженных сваях, которые погружают в скважины, заполненные грунтовым раствором;
• на земельных участках вблизи водоемов при высоком уровне грунтовых вод устройство фундамента на естественном основании требует водопонижения на период строительства, а при дальнейшей эксплуатации потребуется устройства дренажа, а свайные фундаменты без заглубления ростверка освобождают от строительного водопонижения;
• при высокой вероятности оползней, склоны участков эффективно укреплять буронабивными сваями большого диаметра (от 1 м) без уширений с оставлением обсадных труб и армированием. При активном оползне применяют сваи-оболочки с жесткой арматурой. После укрепления оползневых склонов тип фундамента выбирают без учета влияния оползневых процессов.

В видео рассказано об особенностях и преимуществах фундамента на винтовых сваях:

Tweet

Share

{lang: ‘ru’}

Технология устройства железобетонного монолитного ростверка

• в опалубку укладывают рулонную гидроизоляцию. На поверхность сваи гидроизоляция не укладывается;
• устанавливается опалубка в верхней части сваи. Поскольку опалубка монтируется на высоте, под нее устанавливаются U-образные несущие элементы из бруса. Элементы монтируются между сваями;
• в нижней части опалубки вырезаются посадочные гнезда под сваи. Гнезда – это отверстия, через которые пройдет часть сваи и окажется помещённой в опалубку;
• поверх гидроизоляции монтируют арматурный каркас. Нижний ряд арматуры возвышается над гидроизоляцией на высоту 40-50 мм. Арматурный пояс также не должен касаться гидроизоляции. Ведь при выходе металла за пределы бетона он будет подвержен ускоренной коррозии;

Примечание. При формировании углов ленты не допускается перекрестная стыковка.

• деревянная опалубка смачивается водой, чтобы исключить проникновения в древесину воды из раствора. Некоторые пользователи укладывают пленку на стенки опалубки.
• выполняется заливка опалубки бетоном. Бетон также заливается поэтапно. Толщина слоя 200-250 мм. Во избежание образования пустот бетон протыкается куском арматуры;

Примечание. В зимнее время в бетон следует добавить пластификатор для изменения его свойств, а опалубку утеплить, чтобы обеспечить равномерное застывание бетона.

• расстояние от опалубки до почвы закрывается отсыпкой. Она позволит исключить продувание пространства ветром и попадание туда мусора.

Отметим, что период выжидания составляет 20-30 дней и зависит от толщины ростверка и температуры окружающей среды. После того, как бетон наберет окончательную прочность, можно продолжать работы по строительству дома.

Основные этапы возведения

Установка свайного фундамента рекомендуется на сложных грунтах, поэтому предварительно рекомендуется заказать земельные изыскания.

Геологические изыскания позволят точно определить, какие виды свайного фундамента использовать Источник yandex.ru

Важным этапом строительства является проектные работы. Необходимо определить оптимальный размер свайного поля и свай, и их количество. Подробный чертеж должен содержать участки сооружения, на которые оказывается максимальная нагрузка, и требуется усиленный фундамент.

Монтаж основания без предварительной геологической разведки может привести к использованию свай недостаточного размера, а значит, нарушению технологии.

Источник: furnilux.ru