Виды свайных фундаментов: госты, классификация свай и типы ростверков

Профиль может быть следующим:

• стандартным, в виде одного полного витка, приваренного в трубе. Является частью основ легких строений;
• усиленным, состоящим из двух прерывистых витков, сваренных с трубой. Способен воспринимать повышенные нагрузки;
• узколопастным, выполненным в виде литой насадки конической формы. Применяется для каменистых грунтов;
• цилиндрическим в виде сплошной спирали постоянного диаметра. Предназначен для работы в условиях вечной мерзлоты.

Перед строительством дома на винтовых сваях нужно определиться с выбором вида опор
Особенностью винтового фундамента является метод погружения. Сваи не забиваются в почву последовательными ударами, а завинчиваются путем приложения крутящего момента. В процессе вращения трубы ее конусообразный наконечник постепенно продвигается вглубь грунта. Надежному креплению способствует уплотнение породы в процессе завинчивания.

Подбирая сваи для дома, необходимо учесть следующие моменты:

• марку стали, применяемую для их изготовления;
• толщину витка в рабочей части;
• размер стенки трубы, определяющий ее долговечность;
• качество сварных швов в зоне крепления насадки;
• форму рабочих лопастей и общую длину опорного элемента.

Для изготовления ростверка выбирают один из следующих материалов:

• стальные швеллеры или двутавры;
• деревянные брусья;
• бетонные блоки.

Такой фундамент надежен. Ведь нагрузка от здания передается ростверку, жестко связывающему колонны. Быстро возведенный фундамент позволяет за ограниченное время осуществить строительство дома.

Свайный фундамент включает в себя группу свай, объединенных между собой ростверком

Что такое свайно-ростверковый фундамент

Свайный фундамент, наверное, представляют себе все: это некоторое количество свай, заглубленных в грунт до уровня несущего слоя или ниже уровня промерзания. В чистом виде этот тип фундамента используется редко. Виной тому своеобразная конструкция, которая не позволяет перераспределять между сваями нагрузку от дома. Потому свайный фундамент в основном делают под срубы из бревна или бруса, иногда — под каркасные постройки. Эти типы стройматериала, из-за своих особенностей, сами перераспределяют нагрузку. С домами из других материалов они совместимы плохо.

Зато их усовершенствованный вид — свайный фундамент с ростверком — лишен многих недостатков и может использоваться и под кирпичные, и под блочные постройки. В них все опоры завязаны при помощи ленты из металла или железобетона (бетона) в единую конструкцию. Эта лента и называется ростверком.

Так выглядит свайно-ростверковый фундамент вынутый из земли

Ростверк — это часть фундамента, объединяющая оголовки свай и служащая опорой для стен. Именно ростверк принимает, и за счет замкнутой конструкции, перераспределяет нагрузку, передавая ее на сваи. Он может быть металлическим, деревянным, бетонным или железобетонным. По типу исполнения бетонные (железобетонные) ростверки бывают низкими и высокими.

Различают свайные фундаменты с высоким и низки ростверком

Высокий ростверк находится выше уровня земли. Чаще всего его делают из металла — швеллеров большого сечения или квадратных металлических труб. Еще делают такой ростверк из бетона, но его устройство сложнее: приходится придумывать, как залить ленту на расстоянии от земли.

Как работает ростверк и что он дает

Любой дом в разных частях будет давать разную нагрузку: отделка, мебель, санфаянс, другие вещи размещены неравномерно. Следовательно, и нагрузка от разных его частей будет разной. Ростверк принимает на себя эти неравномерные нагрузки и перераспределяет их. Сваям уже передается «выровненная» нагрузка.

Чем отличаются свайные и свайно-ростверковые фундаменты (чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)

Чем это хорошо? Тем, что при одинаковой нагруженности свай, меньше шансов на то, что они будут усаживаться неравномерно. А неравномерная усадка ведет, как известно, к трещинам в фундаменте и стенах. Потому свайно-ростверковый фундамент более стабилен. Хотя главный недостаток свайных фундаментов остается: мы не можем знать, что за грунт находится под каждой из свай. Потому спрогнозировать их поведение нереально. Именно поэтому их не очень любят архитекторы: гарантировать многолетнюю эксплуатацию дома невозможно.

Ленточный фундамент на сваях

Более предсказуемы в этом плане низкие ростверки. Они начинаются обычно ниже уровня земли и отливаются из армированного (или нет — зависит от проекта) бетона. Причем арматура свай связывается с арматурой ростверка.

В этом случае ростверк — это мелкозаглубенный ленточный фундамент и изготавливается он по той же технологии. Отличается тем, что имеет жесткую связь со сваями, что в разы повышает надежность и устойчивость конструкции. Еще такие фундаменты называют ленточными на сваях или свайно-ленточными. Такая конструкция является почти идеальной: сочетает в себе плюсы свайного и ленточного фундамента, в значительной мере компенсируя их недостатки.

Устройство свайно-ленточного фундамента (чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)

Как он работает? Нагрузка от дома передается на ленту. Благодаря наличию продольной арматуры перераспределяется по всей площади. Так как лента опирается и на грунт, то часть нагрузки передается ему, остальная приходится на сваи. При этом нагрузка и усадка равномерны: их «выравнивает» лента.

В зимнее время, когда начинают на фундамент воздействовать силы пучения, проявляются все плюсы свайно-ленточного фундамента. Если дом стоит на пучнистых грунтах, их глубина заложения ниже уровня замерзания, очень сложно представить условия, при которых дом перекости или он даст неравномерную усадку.

При воздействии сил пучения на ленту, «пятки» свай, да и они сами, не дают возможности грунтам сдвинуть фундамент. Потому ленточно-свайные фундаменты — отличный выбор на сильно пучнистых почвах. Затраты при этом гораздо выше, чем при строительстве обычного свайного фундамента, но намного ниже, чем при строительстве ленты ниже глубины промерзания.

Технология монтажа фундамента

Фундаменты, которые можно отнести к монолитно-бетонным основаниям, существует много. Отличаются они спецификациями, используемыми компонентами и т.д. Среди основных видов особенно востребованы:

Столбчатый фундамент — Устройство фундамента этого варианта основания подразумевает конструкцию из отдельных столбов, связанных между собой ригелями из бетона и заливающихся по краям будущего сооружения. В результате получается отличное основание для небольших построек и малоэтажного строительства из дерева и кирпича. Рабочий процесс в данном случае не требует использования тяжелой и сложной строительной техники;

Ленточный фундамент — основание по своей структуре является полосой из железобетона, углубленной ниже уровня промерзания грунта. Основные параметры устройства такого фундамента, его ширина, тип используемого бетона, структура и высота определяются на стадии проектирования, исходя из веса будущего здания, его структуры и количества этажей. Как правило, такие основания выбираются для возведения каменных частных строений, имеющих в цокольном этаже подвалы или гаражи;

Железобетонная монолитная плита — выбирается в основном на сложных грунтах, на глинистой, торфяной почве или с большой глубиной промерзания. Основное преимущество устройства такого фундамента в том, что плита является сплошным основанием, способным выдерживать большие нагрузки и сохранять целостность строения;

Свайный фундамент — удачно используется на склонах, промерзших, насыпных, слабых грунтах

В данном случае особе внимание необходимо уделять выбору опор и монолитного ростверка;

Свайно-плитное основание – это уникальное изобретение в строительной сфере, используемое в основном для возведения многоэтажных сооружений. Состоит из нескольких важных элементов – ростверков, железобетонных свай, характеризующихся отличной устойчивостью и повышенной прочностью.

Работы по устройству монолитных оснований предполагают применение специализированной строительной техники, так как требуется выемка больших объемов грунта. Помимо этого, армирование осуществляется в несколько слоев по всей площади основания строения. В данном случае потребуется много стальной арматуры, ее необходимо будет предварительно сваривать и обвязывать по специальной технологии.

Рассчитываем количество опор

До начала проектирования следует выполнить геодезические изыскания, которые предусматривают:

• отбор и анализ проб почвы;
• определение глубины водоносных слоев.

Затем определяется нагрузочная способность. Для малответственных конструкции можно использовать табличные показатели нагрузочной способности для различных типоразмеров колонн.

Практически все виды свайных фундаментов рассчитаны на нагрузку от построек с малой этажностью

Рассмотрим примеры:

• винтовая опора, выполненная на основе трубы диаметром 76 мм с диаметром рабочей части 200 мм, способна выдержать 1000 кг;
• при увеличении диаметра трубы до 89 мм и размера спиральной части до 250 мм соответственно возрастает до 2000 кг расчетная нагрузка;
• элемент на основе трубы диаметром 108 мм с диаметром рабочей части 300 мм обладает нагрузочной способностью, равной 250 кг.

Общий алгоритм расчета предусматривает выполнение следующих работ:

1. Определение массы строения. Она вычисляется путем перемножения объема стен на плотность стройматериала. К полученному значению следует прибавить массу кровли и элементов интерьера.
2. Расчет снеговой нагрузки. Для вычисления показателя необходимо площадь крыши строения умножить на нормативную величину снеговой нагрузки для конкретного региона.
3. Вычисление динамической нагрузки. Значение определяется путем перемножения площади основания на базовую величину, составляющую 350 кг на один квадратный метр поверхности.

Прочность и долговечность дома зависит от качества используемого материала
Дальнейший порядок действий:

1. Начертите план строения, распределив опоры в угловых зонах и под несущими конструкциями.
2. Разделите суммарную нагрузку на общее количество колонн и вычислите нагрузку на один элемент.
3. Выберите конструкцию применяемых опор, ориентируясь на их несущую способность с коэффициентом запаса 1,2.

При выполнении расчетов необходимо округлить все значения в сторону большей величины.

Примеры проектирования

В качестве исходного слоя для расчета берем шестой горизонт, представляющий собой слой из песчаных частиц среднего размера и плотности. Нижнюю часть свайного изделия помещают в слой почвы на глубину lнп ˃ 1 м или равную этой величине.

Верх ростверков под любые строения находится на границе планировочной отметки. Высоту ростверка определяют, исходя из условия максимальной надежности колонны и максимальной продавливающей нагрузки на ростверк:

Hp = hcm + hн

где hcm – глубина стакана; hн – расстояние от нижней части стакана до основания ростверка.

Изучив справочные данные, берем нормативную высоту Hp = 1,35 м..

На рисунке расстояние между основанием ростверка и верхней частью опорного слоя l= 7,25 м.

Инженерно-геологические характеристики (нестабильные почвы вокруг свайного ствола) требуют тщательной заделки свайного изделия в ростверке. Берем lp = 0,40 м. Необходимая длина забивной сваи выходит: Lmp = l+ lp + lнс = 7,25 + 1,00 + 0,40 = 8,65 м.

Параметры проектирования свайных фундаментов

Если необходимо выяснить длину свайных изделий забивного типа с сечением 30х30 см для возведения ленточного фундамента свайного типа с цоколем, делают следующее. Нагрузки прилагаются по центру. Геологические особенности участка изображены на рисунке. Уровень пола цоколя берут на 80 см ниже уровня планировки.

В качестве основы под свайный фундамент принимают 6-й почвенный слой с песчаными частицами средней крупности и плотности. В этот слой свайное изделие погружают не меньше чем на 1 м.

Верх ростверка, который имеет толщину 0,4 м на уровне цоколя, вычисляем расстояние между основанием ростверка и верхней границей шестого слоя, составляющее 7,5 м (по рисунку).

Согласно законам приложения нагрузок выбираем свободное связывание свайных изделий в ростверке, которые заделывают на глубину 10 см. Поэтому расчетная длина сваи равна:

Lmp = l + lp + lнр = 7,5 + 1.00 + 0,10 = 8,60 м

Как возвести СФ своими руками?

Перед началом строительства необходимо провести подготовительные работы:

1. Организовать доставку винтовых свай и стройматериала на участок.
2. Убрать остатки старого фундамента (если есть).
3. Расчистить территорию от строительного мусора, валунов и других предметов, мешающим монтажу.
4. Организовать подачу воды для замешивания раствора и электроэнергии для работы оборудования.
5. Подготовить приспособления для вкручивания стержней в грунт.

Этапы строительства:

1. В установленных местах вкручивают винтовые сваи в грунт, пока наконечник не упрется в твердый пласт. При этом соблюдают вертикальность оси трубы (допустимое отклонение – не больше двух градусов).
2. Обрезают верхнюю часть металлических труб, выравнивая плоскость по горизонтали.
3. Заливают раствором внутреннюю полость столба, чтобы исключить вероятность окисления металла.
4. Когда бетон наберет прочность, наваривают оголовки на концы труб.
5. Шлифуют сварные швы и покрывают слоем гидроизоляционного материала.

Особенности изготовления ростверка

Типы обвязки для винтовых свай различают по материалу изготовления:

• металлические;
• деревянные;
• бетонные.

Ростверк используют для сооружений, стены из которого изготовлены из дерева. Обязательные этапы монтажа:

1. Пропитка брусьев гидрофобным составом, антисептиком и антипиреном.
2. Устройство гидроизоляционной прокладки между оголовками и деревянными элементами.
3. Прикручивают балки к оголовкам через заранее подготовленные технологические отверстия.
4. По углам конструкции устанавливают укрепляющие уголки.

Особенности монтажа металлического ростверка под каркасное сооружение:

• для обвязки используют двутавровые балки или швеллера;
• помимо сваривания каркаса, углы необходимо стянуть болтами;
• металлическую конструкцию обмазывают гидрофобным составом, уделяя особое внимания сварным швам.

Преимущества и недостатки

Типы свайного фундамента разделяют в первую очередь по способу устройства на забивные, набивные и винтовые. Каждая модель конструктивного элемента характеризуется своими особенностями.

К общим достоинствам всех типов свай следует отнести следующие:

1. Применимость для всех типов грунтов и рельефов любой сложности. Там, где закладка ленточного или плитного основания будет неэффективной или нецелесообразной, используют опоры.
   Свайные фундаменты можно строить на неустойчивых, переувлажненных грунтах, участках с риском оползней или подтопления, заболоченных территориях, а также на склонах и впадинах.
2. Экономическая целесообразность. Закладка одиночных силовых элементов, связанных в единую конструкцию обвязкой, обходится на 30–40 % дешевле, чем строительство плитного или ленточного заглубленного основания.
3. Возможность подобрать силовой элемент для любых условий. Популярность свайной технологии обусловила рост предложений от производителей свай. Сегодня можно подобрать опоры с несущей способностью от 0,8 до 15 и более тонн, а для глубокой закладки используются составные элементы.
4. Небольшой объем земляных работ. Если в случае с заглубленным ленточным или плитным основанием нужно рыть котлован на проектную глубину, то для устройства набивных свай достаточно пробурить скважины в грунте, а забивные и винтовые столбы погружаются в почву посредством силового воздействия.

Недостатки свайной технологии:

1. Сложность инженерных расчетов. Технология свайного фундамента может удовлетворить практически все гидрогеологические и проектные условия, но для этого потребуется провести ряд инженерных вычислений. Перед проектированием конструктору необходимо изучить нормативные требования к строительству фундаментов, что учесть возможные нюансы для каждого типа опор.
2. Трудоемкость работ по обустройству подвальных помещений. Организовать строительство подземных помещений в пространстве между силовыми элементами возможно, но это приведет к значительному удорожанию проекта, которое практически перекроет выгоду от применения свайной технологии.

Для частного дома

Частные жилые дома и коттеджи отличаются сравнительно небольшим весом по сравнению с многоэтажками и промышленными объектами. Эта особенность позволяет отказаться от закладки дорогостоящего железобетонного ленточного или плитного основания в пользу заводских или самодельных свай.

Преимущества свайной технологии для частного строительства:

• возможность закладки фундамента своими руками (винтовые, набивные сваи);
• при необходимости доступны способы усиления основания (при строительстве пристроек, увеличении этажности, замене перекрытий в доме и т.д.);
• ремонтопригодность.

Почему не стоит строить частный дом на свайном фундаменте:

• значительные теплопотери за счет подъема дома над уровнем земли;
• трудоемкая процедура инженерных расчетов;
• на участке наблюдается высокая сейсмическая активность.

Разных видов свай

Выбор свай основывают на результатах гидрогеологических изысканий грунта, а также инженерных расчетов по проектным нагрузкам. Сравнительная таблица по плюсам и минусам для различных типов силовых конструкций:

Тип опор	Преимущества технологии	Недостатки технологии
Забивные железобетонные	повышенная несущая способность (до 20 т); долгий срок службы (более 100 лет); стойкость к коррозии.	необходимость применения спецтехники для заглубления в грунт; появление динамических нагрузок и вибрации, действующих на грунт и ближайшие постройки.
Забивные стальные	широкий выбор моделей с различными конфигурациями и характеристиками; высокий эксплуатационный ресурс.
Забивные деревянные	дешевизна и доступность материала; экологическая чистота.	ограниченная грузоподъемность; сравнительно короткий срок службы; подвержены воздействию почвенной влаги.
Буронабивные	большая несущая способность; продолжительный срок службы; изготовление ручным способом.	большой расход бетона; сложно рассчитать несущую способность; необходимо укреплять стенки от обрушений.
Винтовые металлические	относительная дешевизна; высокая грузоподъемность; возможность монтажа своими руками; возможность повторного использования.	подверженность коррозийным процессам; недопустимость заглубления в грунт с каменистыми включениями, которые могут повредить лопасти.
Винтовые железобетонные	прочнее металлический винтовых свай и удобнее при монтаже, чем забивные ж/б аналоги; не подвержены коррозии.	имеют значительный вес; сложно выдержать соосность при монтаже.

Основные типы свайных конструкций

Типы свайных фундаментов различаются по видам свай и ростверк. Но основной принцип применения данного типа фундамента заключается в том, что опора сооружения получает сцепление с грунтом за счет наличия вертикально расположенных в нем элементов конструкции, то есть – свай.

По типу работы фундаменты разделяют на следующие типы:

1. Стоечные сваи. Их задача заключается в принятии на себя основной нагрузки от веса всего сооружения. Такие сваи передают вес конструкции на грунт. Это – наиболее распространенный тип свай, их материал и конструкция предполагает максимальную прочность, надежность и долговечность, так как на них приходится около 85 % всей массы здания. Данный тип фундамента практически не дает осадки и способен выдерживать значительные нагрузки на протяжении длительного периода.
2. Висячие сваи. Они, как правило, имеют рельефную поверхность в сочетании с увеличенной боковой площадью. По принципу действия их можно сравнить с забитым в прочное основание гвоздем. Яркий пример данного типа фундамента можно привести при помощи винтовых свай. Их применение становится целесообразным в тех случаях, когда прочный грунт залегает в поверхности на значительную глубину, то висячие смогут выполнять свою функцию без погружения в грунт на большое расстояние.

Требования к набивным сваям

Строительство набивного основания регламентируется сводом требований, изложенных в СП 24.13330.2011 и СП 50-102-2003:

1. Перед проектированием фундамента необходимо учитывать класс ответственности сооружения.
2. Проводить геологические изыскания могут компании, ведающие лицензированную деятельность.
3. Порядок инженерных исследований контролируется СНиП 11-02-96 (2016), СП 11-102-97, СП 11-104-97, СП 11-105-97.
4. В процессе проектирования изучается влияние проектной конструкции на окружающую среду и эксплуатируемые сооружения вокруг стройплощадки.
5. Качество использованных стройматериалов и тип техники должны соответствовать требованиям проекта и отвечать техническим условиям.
6. Расчет набивного фундамента ведется по прочности материала и несущей способности почвы. В вычисления учитывают совместное действие силовых факторов и негативное влияние внешней среды. Коэффициенты надежности при расчете нагрузок выбирают по СНиП 2.01.07-85*.

Требования к несущей способности свай различного назначения отражены в таблице:

Тип постройки	Грузоподъемность, т	Диаметр набивных свай, мм	Рекомендованный шаг, м
Двухэтажные легковесные здания	до 7–8	300–400	1,5–2
Каркасно-щитовые дома	до 5	200–300	1,5–2
Хозяйственные постройки	до 3	150–200	1,5–2

Что представляет собой свайный фундамент

Задумывая строительство, в первую очередь рассматриваются классические варианты фундаментов: ленточный, столбчатый и монолитный. Ограничивая себя использованием инновационных технологий, на стройку приходится тратить зачастую средств больше, чем было бы при правильном подходе. Один из альтернативных вариантов – использование свай.

Свайный фундамент представляет собой вкрученные в опорные точки металлические трубы, оснащённые на концовке резьбой. Верхняя часть после установки закрывается головкой, которая принимает на себя часть нагрузки строения. Расчёт количества свай и мест расположения выполняется специалистами. Точность проектных работ обеспечивает равномерное распределение веса постройки на опорные элементы.

Как правильно выбрать шаг?

Расстояние между соседними силовыми элементами рассчитывают, исходя из количества свай, а также их диаметрами. Для этого вначале определяют проектные нагрузки и анализируют особенности конструкции.

В случае с одиночным и ленточным расположением за основу берут периметр постройки и делят на количество свай. Результат сравнивают с минимально и максимально допустимыми параметрами и, в случае необходимости, подбирают шаг.

Ошибки в расчете расстояния между опорными элементами приведут к перерасходу средств, либо к риску проседания стен, если несущая способность фундамента в местах с максимальной нагрузкой будет недостаточной.

Виды свайных фундаментов

Конструктивно фундаменты из свай делятся на два вида: свайные и свайно-ростверковые. В первом случае каждая опора стоит отдельно и ничем не связана с другими. Ряды свай могут быть объединены в ленты, зачастую установленные в несколько рядов. Если в каком-то районе бурения выявлен плывун или неравномерно водонасыщенный грунт, рядом погружают еще несколько опор (свайный куст). Минимальное количество опор в кусте — три. Этот же способ применяется для усиления больших проемов (гаражных ворот, эркеров).

В свайно-ростверковом фундаменте опоры объединены обвязкой из железобетона, стального швеллера, бруса. Ростверк может быть сборным, монолитным или комбинированным. Такая конструкция наиболее стабильна и долговечна. Данный тип фундамента схож с опорно столбчатым фундаментом, в котором опорные железобетонные столбы так же соединены монолитной лентой.

Описание

Свайно-ростверковый фундамент представлен множеством вариантов исполнения. Их выделяют в зависимости от типа свай и ростверка.

Классификации свай бывают следующие:

• по материалу сваи;
• по форме свай;
• по конструкции;
• по способу передачи нагрузки на грунт;
• по способу установки свай;

По материалу сваи бывают:

• деревянные;
• бетонные;
• железобетонные;
• металлические;
• комбинированные;
• грунтовые;

По форме сваи делят на:

• круглые;
• квадратные;
• прямоугольные;
• трубчатые;
• многоугольные;
• конические;
• призматические;
• винтовые сваи;
• сваи-колонны;

По конструкции различают сваи:

• сплошного сечения;
• пустотелые;
• цельные;
• составные;

По способу передачи нагрузки на грунт выделяют:

• Сваи-стойки, передающие нагрузки от вышележащих конструкций на грунт своим концом.
• Висячие сваи (сваи трения). Передача нагрузок осуществляется через боковые поверхности свай. Статичность положение данного вида свай обеспечивается трением боковых поверхностей с грунтом.

Сваи по способу установки делятся на:

• буронабивные;
• забивные;
• погружаемые вибрацией;
• вдавливаемые;
• комбинированные;

Материал свай выбирается в зависимости от условий эксплуатации. В случае незначительных вертикальных нагрузок, передаваемых на фундамент, устанавливают деревянные сваи. Их выполняют из древесины ели, сосны, дуба кедра, лиственницы, пихты. В условиях высокого уровня подземных вод или необходимости установки свай в водоёмы деревянные сваи также находят успешное применение.

Под действием влаги сваи разбухают, что позволяет им сохранять более устойчивое положение, а, значит, и выдерживать большие нагрузки. При этом гниение материала, если свая целиком погружена в воду, не происходит.

Металлические сваи используют при возведении высотных сооружений вроде мачт и башен. Также металл является подходящим материалом при изготовлении винтовых свай. Металлические винтовые сваи используют при строительстве гидротехнических сооружений на обеднённых грунтах (мосты, причалов и т. п.), лёгких конструкций (например, ограждения и рекламные щиты), каркасных зданий и сооружений (ангары и склады), малоэтажных зданий в условиях ограниченного времени строительства.

Наиболее распространённым материалом свай является бетон и железобетон. Используют, как правило, уже готовые сваи, выпущенные заводом-изготовителем. Чуть реже применяются сваи, изготовляемые непосредственно на строительной площадке. Данный тип свай активно используется при строительстве жилых (панельные дома), общественных и торгово-развлекательных (торговые центры и комплексы, и др.), промышленных зданий (производственные цеха, корпуса заводов и предприятий).

Типы по материалу изготовления

Материалом для изготовления свай могут служить:

Древесина

Традиционный вид, появившийся много веков назад, но до сих пор применяющийся в строительстве. Массивные и тяжелые постройки на деревянных сваях больше не строят, но для легких вспомогательных строений этот материал используется довольно часто.

Используются как бревна, так и брус. Нередко возникает ситуация, когда по условиям строительства требуются сваи большей толщины, чем это позволяют размеры произрастающих в регионе пород деревьев. В таких случаях производят пакетное сращивание нескольких брусьев, дающее нужную толщину и длину столбов.

Оптимальными условиями использования деревянных свай являются постоянно влажные грунты. Если вода то появляется, то исчезает, древесина начинает гнить и сваю придется менять.

Изготавливают из разных пород деревьев, преимущественно хвойных, но при преобладании в регионе лиственных пород, сваи изготавливают из них.

Основным способом погружения деревянных свай является забивание с помощью строительного копра. Для защиты верхней части используется специальный оголовок, предохраняющий материал от расщепления или расклепывания.

Перед погружением матекриал грунтуют специальным составом, защищающим от внешних воздействий разного типа.

ВАЖНО! В грунте не должно быть вредителей, иначе опоры будут быстро разрушены.

Металл

В качестве свай используются готовые металлические изделия. В их число входят трубы, диаметр которых составляет от 26 см и более. Исключением являются винтовые сваи, диаметры которых намного меньше.

Кроме труб могут быть использованы двутавры, швеллеры и прочие прокатные профили соответствующего размера. Погружение труб производится в закрытом и открытом виде. Для закрытого погружения на нижний торец приваривается конусный металлический наконечник, облегчающий проход ствола сквозь слои грунта.

Открытое погружение производят свободным торцом трубы. В отверстие проникает грунт, образуя твердую пробку в нижнем конце полости сваи. Она уплотняет нижние участки при погружении, которые начинают выполнять функцию наконечника.

Отдельным видом металлических опор являются винтовые сваи. Они изготавливаются специально, имеют вид трубы с конусным наконечником. на небольшом расстоянии от него привариваются две или три пары лопастей.

Погружение такой сваи напоминает процесс завинчивания шурупа. Винтовые сваи можно погружать с помощью строительной техники или вручную. Для этого на верхней части устанавливается ворот и производится вращение, из-за которого свая уходит под землю.

Таким образом можно работать в непосредственной близости от жилых или вспомогательных построек, не принося им никакого вреда.

Бетон

Железобетонные сваи являются наиболее распространенным вариантом. Они изготавливаются специально в стандартных типоразмерах или заливаются в подготовленную скважину непосредственно на строительной площадке.

Готовые сваи представляют собой наиболее прочную опору, обладающую напряженной арматурой. Такие стволы имеют максимальную устойчивость к боковым нагрузкам, обычным для влажных пучинистых грунтов.

Литые сваи обходятся намного дешевле, но монтаж занимает большое время, необходимое для набора бетоном конструкционной прочности. Готовые сваи представляют собой балки квадратного сечения со стороной от 20 до 40 см с заостренным рабочим концом.

Для погружения на глубины, превышающие 12 м, используются сборные сваи, имеющие форму труб с толщиной стенок от 4 см.

Они погружаются в грунт, соединяясь по длине до набора нужной глубины.

Разновидности и особенности устройства

Конструктивное отличие комбинированных винтовых свай от традиционных моделей заключается в форме изделия – у основания труба имеет круглое сечение, а в верхней части – квадратное. Таким образом опора сочетает в себе преимущества однолопастной винтовой опоры и столба. Специальные винтовые сваи завинчиваются в грунт традиционным способом.

Такая конструкция силовых элементов эффективна, когда есть потребность в преодолении слабых просадочных грунтов до несущего пласта из песка или супеси.

Длина забивной части выбирается, исходя из глубины залегания плотных пород и необходимой несущей способности. Верхнюю часть силовой конструкции изготавливают по методу сухого бетонирования.

Оптимальные параметры конструкции:

• длина забивной части – 12–16 м;
• размер сечения столба – 35х35 см;
• длина буронабивной части – 8–12 м;
• диаметр монолитного ствола – 52–63 см.

Виды свай по принципу работы

По типу передачи нагрузки на опорные слои грунта существует два вида свай:

• Висячие. Опора образуется из-за сопротивления грунта, прилагаемого к боковым поверхностям и заостренным торцам сваи. Глубина погружения относительно мала.
• Сваи-стойки. Они погружаются в грунт до появления полного контакта с плотными несжимаемыми слоями грунта. Глубина погружения может достигать существенных значений.

Висячие сваи имеют меньшую несущую способность, поскольку в основе их работы лежит сила трения. При изменениях в составе грунта (повышение уровня грунтовых вод), сила сцепления боковых поверхностей ослабевает и опора становится менее устойчивой к оседаниям.

Сваи-стойки обладают высокими несущими способностями, которые не меняются при изменениях состояния верхних слоев грунта. При этом, глубина погружения может доходить до 20 м, что требует использования мощной строительной техники.

По методу изготовления ствола

Существует несколько вариантов изготовления ствола сваи:

• Монолитные. Представляют собой ствол из сплошного массива материала (деревянные, железобетонные).
• Полые (оболочечные). Представляют собой род трубы, заполняемой различными материалами для увеличения несущей способности, или оставляемой пустой.

В свою очередь, полые сваи бывают:

• Ненаполняемые. Погружаются в грунт без дополнительных действий. Используются в ситуациях, когда толщины стенок достаточно для создания необходимой несущей способности.
• Трубобетонные. После погружения наружная труба заполняется бетонным составом для увеличения прочности.
• Оболочечная свая. Несущей способности не имеет, представляет собой форму для заливки бетона.
• Временная оболочка. Представляет собой перемещаемую трубу, которая после заливки бетона передвигается на новое место.
• Безоболочечная конструкция. Заливка бетона производится непосредственно в скважину. Допускается при соответствующем составе и состоянии грунта.

Одним из наиболее распространенных видов полых опор являются буронабивные сваи, широко применяющиеся в строительстве из-за отсутствия необходимости использовать строительный копр для забивки.

Они позволяют производить строительные работы неподалеку от эксплуатируемых построек и не создают опасности для их состояния.

Особенности фундамента на металлических сваях

Выбор фундамента — дело серьёзное, потому что многое зависит от конструктивных особенностей будущего сооружения и грунта на участке. Поэтому перед тем, как остановить свой выбор именно на свайно-винтовом фундаменте, следует тщательно изучить его плюсы и минусы, а также основные принципы монтажа.Отличия свайного основания от плитного или ленточного состоят в следующем:

• каждая его свая передаёт грунту сфокусированную в конкретной точке нагрузку;
• сваи сделаны из металлических труб, которые гораздо хуже, чем железобетон, сопротивляются изгибу и подвержены воздействию коррозии;
• вворачивание винтовых свай в грунт делает его рыхлым, а не плотным, в отличие от применения забивных свай.

Эти факторы являются определяющими при выборе такого фундамента. Соответственно, качество и срок службы свайно-винтового основания вплотную зависит от грунта. Лучшим грунтом для такого фундамента будет песок с фракциями мелкой гальки, суглинок или аллювий (намывные отложения). Входя в такой грунт, винтовой наконечник трубы проталкивает перед собой постепенно уплотняющийся конус земли, выжимая из него влагу и цементируя его мелкими фракциями глины. В итоге конус обретает прочность как у бетона, и смыкается с конусами остальных свай. Трубу заклинивает намертво, после чего её легче скрутить в штопор, чем вывернуть обратно. Таким образом, крепкое основание выполняется без нулевого цикла. Забивные сваи могут устанавливаться везде, кроме грунтов с непробивными включениями.

Винтовые сваи располагаются в шахматном порядке и обязательно выравниваются по уровню

Преимущества свайно-винтовых фундаментов

1. Низкая стоимость. Выгода получается довольно ощутимой — свайный фундамент обходится на 20–40% дешевле всех других.
2. Простота монтажа. Установку свай на большей части типов почв в короткий срок смогут провести три-четыре человека без использования дорогого оборудования.
3. Быстрая установка. Понадобится лишь один-два дня, чтобы установить сваи даже на участке со сложным рельефом.
4. Возможность установки на участках с существенным уклоном. Что интересно, на стоимость монтажа это не влияет.
5. Отсутствие потерь времени на усадку. Строить можно сразу после ввинчивания свай.
6. Лёгкая достройка. Наращивание фундамента или изменение проекта не требует существенных затрат и усилий.
7. Всесезонная установка. Ввинчивать сваи можно в любое время года.
8. Отсутствие мусора после строительства. Установка свай не повреждает окружающую среду.
9. Возможность установки как в болото и плывуны, так и в вечную мерзлоту.
10. Многоразовое использование. При необходимости сваи можно извлечь из грунта и установить в другом месте.

Недостатки винтовых свай

У винтового свайного фундамента имеются не только плюсы, но и минусы, которые надо учитывать:

1. Это основание не предназначено для блочных или кирпичных домов (предпочтительны деревянные или сборно-щитовые конструкции). Даже усиленное по прочности, оно все же проигрывает бетону.
2. Трудности с обустройством подвальных помещений — их приходится отстраивать отдельно.
3. Сваи сложно вкручиваются рядом с соседними конструкциями, потому что для их установки используются рычаги.
4. Сваи фундамента плохо сопротивляются коррозии. Поэтому на качественном антикоррозийном покрытии экономить нельзя, а покупать сваи следует только у добросовестных производителей. Проблемой может также оказаться некачественный металл свай.
5. Есть грунты, на которых установить сваи будет очень сложно. Например, если твёрдый грунт находится на большой глубине, сваи придётся наращивать, а это требует дополнительных затрат.
6. Ограниченный срок эксплуатации. Во влажных грунтах с отличной от нейтральной кислотностью сваи из металла прослужат не более 60 лет.
7. Устройство такого фундамента требует досконального изучения грунта и специализированных расчётов. Проект должен быть индивидуальным.

Минусы такого фундамента будут малозначительными по сравнению с его плюсами, если строится:

• временный дом из лёгких материалов для проживания на время капитального строительства, к примеру, особняка;
• баня из дерева. Удалённость пола от земли обеспечивает приятный пар;
• хозпостройки, беседки, сараи, навесы, веранды, заборы;
• ворота распашного типа.

Забивные железобетонные сваи

Стандартные забивные железобетонные сваи изготавливаются на заводах и поставляются на объекты строительства в готовом виде. Они нормируются по конструкции, сечению, длине, армированию, марке применяемого бетона.

Классифицируются по способу армирования:

• сваи с ненапрягаемой продольной арматурой с поперечным армированием,
• с предварительно напряженной продольной арматурой, с поперечным армированием и без него.

• цельные,
• составные (из отдельных секций)

По геометрии пяты:

• заострённые (с остриём),
• тупые (без острия).

Отдельные секции составных свай соединяются с помощью специального сочленения «стакан» и фиксируются болтовым соединением или сваркой непосредственно после забивки первой нижней секции, после чего происходит добивка уже на полную длину.

Условная разновидность бурозабивные сваи — это цельные или составные, полые или сплошные, квадратного или круглого сечения сваи, погружаемые в предварительно пробуренные лидерные скважины.

Забивные сваи выпускаются в соответствии с ГОСТ 19804-2012 «Сваи железобетонные заводского изготовления» и подразделяются на следующие основные типы:

С — квадратного сплошного сечения, цельные и составные, с поперечным армированием (серия 1.011.1-10);

СП — квадратного сечения с круглой полостью, без острия, цельные, из-за уменьшенного расхода бетона при изготовлении более доступные по стоимости, толщина стенок от 40 до 65 мм в зависимости от марки применяемого бетона (не менее М200), армирование напрягаемое или ненапрягаемое (ГОСТ 19804.3);

СК — полые круглого сечения диаметром 400-800 мм, без острия, цельные и составные, с ненапрягаемой арматурой (серия 3.501.1);

СО — сваи-оболочки диаметром 1000-3000 мм, цельные и составные, с ненапрягаемой арматурой (серия 3.501.1);

1СД — сваи-колонны квадратного сплошного сечения, без острия, двухконсольные, расположенные по крайним осям здания (ГОСТ 19804.7-83);

2СД — то же, расположенные по средним осям здания;

СЦ — квадратного сплошного сечения, цельные, без поперечного армирования ствола, с напрягаемой арматурой в центре сваи (ГОСТ 19804.4).

Номенклатура забивных железобетонных свай продиктована разнообразием областей применения в зависимости от конструкций надфундаментной части сооружений и грунтовых условий стройплощадки. Готовые забивные железобетонные сваи обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с другими видами: дешевизна, низкая себестоимость погружения, простое и недорогое в эксплуатации оборудование, и низкие требования к квалификации персонала. Львиная доля свайных фундаментов выполняется как раз с их использованием.

Исходя из принципа минимизации издержек предпочтение отдаётся тем видам свай, которые при соблюдении всех расчётных параметров, соответствуют требованиям бюджета строительства. Местные условия строительной площадки могут также оказывать влияние на выбор опор для устройства фундамента. Свайный фундамент завершается ростверком или фундаментной плитой.

Забивка свай

Забивка ж/б свай копровой установкой с дизель-молотом

Классическая схема предусматривает забивку вертикально установленной сваи путём нанесения ударов молотом по её оголовку до проектного отказа или достижения проектной глубины. Машина для забивки свай (копровая установка, сваебой) представляет собой молот, на базовой машине. В качестве базовой машины выступают кран на гусеничном ходу, бульдозер или автомобиль повышенной проходимости.

Самый распространённый, простой в эксплуатации и относительно недорогой молот — это копровый дизель-молот, размещаемый на мачте базовой машины в качестве навесного оборудования. Сила удара у него не регулируется в процессе работы. А вот гидравлический молот обладает более гибкими характеристиками, способен тонко регулировать силу удара в процессе работы.

Копровая установка с гидравлическим молотом

Для условий плотной городской застройки критичным становиться требование соблюдения безопасности свайных работ для оснований близлежащих зданий, а также уровня шума. Для забивных свай соблюдения этого требования добиваются применением альтернативных забивке безударных методов погружения свай: вибропогружения и вдавливания. По стоимости вибропогружение дороже примерно в 2 раза, а вдавливание — в 2,5 раза.

Вдавливание свай в Москве в условиях зимы

Для погружения методом вдавливания применяются более дешёвые сваи без усиленного армирования, так как нет необходимости защищать оголовок колонны от ударов молотом сваебоя. Кроме того, издержки снижены за счёт уменьшения точек погружения, вследствие значительного снижения отбраковки свайных элементов.

Какие типы опор используют для устройства оснований из свай в зависимости от материала?

Опоры также различаются между собой по материалу изготовления. На практике используют железобетонные, стальные, деревянные и пластиковые изделия.

Выбирая вариант силовой конструкции, обращают внимание на:

• прочностные характеристики;
• срок службы,
• стойкость к внешней среде;
• стоимость изделия.

Пластиковые

ПВХ трубы в качестве обсадной трубы для буронабивных свай стали применятся не так давно. Как правило, используют недорогие канализационные трубы нужного диаметра (от 200 до 500 мм).

Заготовки помещают в готовые скважины с утрамбованной песчаной подушкой. Во внутреннюю полость трубы заводят арматурный каркас и заливают раствором. Пространство между грунтом и трубой заполняют укрепляющей засыпкой из щебня или гравия.

Сфера применения: строительство легковесных построек сельскохозяйственного назначения, реже – одноэтажных домов.

Преимущества:

1. доступная цена;
2. легкий вес;
3. средние прочность;
4. продолжительность эксплуатации.

Основной недостаток – ограниченная грузоподъемность.

Железобетонные

Ж/б фундамент может быть:

1. забивным;
2. буронабивным;
3. комбинированным.

Армирование бетонного изделия повышает прочность, а также стойкость к деформирующим нагрузкам, что значительно увеличивает срок службы силовой конструкции.

Деревянные

Деревянный фундамент закладывают для каркасных, щитовых и бревенчатых домов методом прикладывания ударной силы. От повреждений в процессе погружения в грунт изделие защищают стальным наконечником и кольцом в верхней части столба. Силовые конструкции с элементами из дерева применяют в частном строительстве.

Их преимущества:

1. доступная цена,
2. экологическая безопасность,
3. эстетичный вид.

Недостатки:

1. для погружения нужно привлекать спецтехнику,
2. средняя несущая способность,
3. ограниченный срок службы.

Металлические

Стальные опоры применяются в частном строительстве чаще всего, поскольку имеют доступную цену, значительную грузоподъемность, а также эффективность на сложных грунтах.

Склонность металла к коррозии компенсируют защитным слоем, образовавшимся в процессе горячего оцинкования. Также с этой целью на поверхность стали наносят битумную мастику, акриловые покрытия и другие гидрофобные составы.

Подробная статья о металлических опорах здесь.

Какая классификация лучше всего подходит для частного строительства?

Выбор наиболее подходящего типа свай производится на стадии проектирования. Он определяется параметрами постройки — весом, этажностью, используемым материалом. Кроме того, учитывается тип грунта, условия работы, наличие поблизости построек и прочие факторы.

Сопоставляя имеющиеся исходные данные, приходят к выбору наиболее удобного, эффективного и безопасного вида свай. Обычно предпочтение отдается буронабивным (литым) сваям, которые не нуждаются в забивании и не наносят урон ближайшим зданиям и сооружениям.

В последнее время активно используются винтовые сваи, позволяющие строиться без предварительных земляных работ (допускаются работы на неровном рельефе).

Источник: furnilux.ru