Оглавление
Согласно СП 50-102-2003
п. 15.2.24 Погружение винтовых и бурозавинчиваемых свай рекомендуется производить с помощью буровых установок типа СО-2, СО-1200 или специальных установок, развивающих крутящий момент не менее 32000 Н·м.
В процессе погружения свай через каждые 0,5 м должны фиксироваться и заноситься в журнал продолжительность погружения сваи и значения крутящего момента.
15.2.25 В целях минимального нарушения структуры грунта при погружении винтовых и бурозавинчиваемых свай и сокращения времени погружения значение осевой пригрузки должно приниматься в зависимости от плотности проходимого грунта. Осевую пригрузку корректируют таким образом, чтобы коэффициент погружения сваи kп, вычисляемый как отношение теоретического числа оборотов сваи на 0,5 м ее погружения nт к фактическому числу оборотов n, определяемому путем умножения скорости вращения выходного вала установки для погружения на продолжительность погружения сваи на 0,5 м, был возможно ближе к 1.
Примечание — Теоретическое число оборотов сваи на 0,5 м ее погружения nт определяют путем деления Δl =0.5 м на шаг спирали (винтовой лопасти).
15.2.26 При соответствующем обосновании расчетом и согласовании с проектной организацией допускается изменение расположения винтовых и бурозавинчиваемых свай с глухим наконечником в процессе производства работ (извлечение свай при встрече с местными скоплениями галечника, крупными валунами и т.п. и повторное погружение свай).
В подобных случаях (наличие включений) допускается применение лидерных скважин диаметром, не менее чем на 0.1d меньшим диаметра ствола сваи d , и расположением их забоя не менее чем на 1 м выше отметки расположения нижних концов свай.
15.5.9 В состав показателей, контролируемых при устройстве фундаментов из винтовых и бурозавинчиваемых свай с глухим наконечником, входят те же показатели, что и при устройстве фундаментных конструкций из забивных, вибропогружаемых и вдавливаемых свай. Показатели и допустимые отклонения для них должны приниматься по 15.5.7.
15.5.7 В состав основных показателей, контролируемых при устройстве фундаментов из забивных, вибропогружаемых, вдавливаемых и завинчиваемых свай, входят их положение в плане, отметки голов и вертикальность оси свай.
Предельные отклонения фактического положения свай в плане от проектного при:
- однорядном расположении свай поперек оси свайного ряда составляют ±0,2d ( d — диаметр или сторона сечения свай), а вдоль оси ряда ±0,3d;
- для кустов и лент с расположением в два и три ряда ±0,2d — для крайних свай поперек оси свайного ряда и ±0,3d — для остальных свай и крайних свай вдоль оси свайного ряда;
- для сплошного свайного поля ±0,2d для крайних свай и ±0,4d — для средних свай.
Предельные отклонения фактических отметок голов свай от проектных при монолитном ростверке или плите составляют ±3 см, при сборном ростверке ±1 см, а в безростверковом фундаменте со сборным оголовком ±5 см.
Предельные отклонения осей погруженных свай от вертикали составляют ±2% их длины.
Общие положения
4.1 Основное назначение свай – это прорезка залегающих с поверхности слабых слоев грунта и передача действующей нагрузки на нижележащие слои грунта, обладающие более высокими механическими показателями. Свайные фундаменты должны проектироваться на основе и с учетом:
а) результатов инженерных изысканий для строительства;
б) сведений о сейсмичности района строительства;
в) данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения и условия их эксплуатации;
г) действующих на фундаменты нагрузок;
д) условий существующей застройки и влияния на нее нового строительства;
е) экологических требований;
Пример расчета свайного фундамента с ростверком
Винтовые сваи используются для возведения легких дачных домиков, при строительстве же тяжелых коттеджей применяются более массивные буронабивные сваи, способные выдержать серьезную нагрузку.
В данном примере для упрощения расчеты ведутся по винтовым опорам. Отметим, что, если для подобных свай небольшого размера при расчетах не учитывается боковое трение, то в случае возведения тяжелых зданий на буронабивных сваях также учитываются силы бокового трения, оказывающие воздействие на сваю.
Расчет общего количества свай и шага их установки для одноэтажного дома размером 6 × 6 м:
Особенности технологии
Как, согласно ГОСТ, устроены буронабивные опоры? Какие этапы предусматривает процесс их изготовления? Обобщенно выполнение опоры предусматривает два основных этапа:
- непосредственно бурение в грунте полости;
- заполнение полученной скважины бетонным раствором с предварительным монтажом каркаса усиления.
Имеется особенность, предусмотренная строительными нормами. Скважина и раствор имеют ограниченный период использования. С течением времени их качество падает. Полость вместе с раствором становятся непригодными для дальнейших работ. Поэтому ГОСТ регламентирует ограниченный 8 часами период между завершением бурильных работ и бетонированием.
Все расчеты свай, свайных фундаментов и их оснований следует выполнять с использованием расчетных значений характеристик материалов и грунтов
Опорные конструкции представляют собой предварительно пробуренные, согласно проекту, скважины с установленным арматурным каркасом. До заливки бетонного раствора полость уплотняется, герметизируется раствором глины, который предотвращает обвалы грунта, а затем объем заполняется бетонным составом. Допускается использование обсадных труб или заливка бетона непосредственно в скважину.
Изготовление и монтаж опор производятся по предусмотренному стандартами алгоритму:
- Вначале ударная установка или бурильная машина устанавливается на точку бурения.
- Производятся бурильные мероприятия, формирующие скважину с определенными размерами (диаметром, глубиной). Расширение внизу основания конструкции позволяет увеличить несущую способность будущей опоры.
- Вводится раствор глины, который гидростатически воздействует на стенки, исключает выкрашивание поверхности скважины.
- Продукты бурения увлекаются потоком жидкости, извлекаются на нулевую отметку.
- С использованием грузоподъемного оборудования в подготовленную скважину помещается каркас усиления, который может размещаться по всей высоте сваи или у поверхности. Всё зависит от предусмотренного проектом усилия.
- Производится фиксация арматурного каркаса неметаллическими упорами, обеспечивающими защитный слой.
- Полость заполняется бетонным раствором, доставленным авто-бетоносмесителем. Процесс бетонирования, согласно СНиП, не должен превышать трех часов.
- Специальная установка извлекает обсадные элементы.
- Бурильно-крановое оборудование перемещается в следующую точку выполнения работ согласно со схемой, приведенной в стандарте.
https://youtube.com/watch?v=nmNyPABPYYc
Законодательные нормы по устройству свайных фундаментов
При проектировании и дальнейшем обустройстве свайного фундамента важно учитывать требования Градостроительного кодекса РФ, однако все технические и практические нюансы монтажа винтовых свай указываются исключительно в СП и СНиП, которыми и необходимо руководствоваться при возведении основания
Проектирование и монтаж свайно-винтового фундамента
При проектировании и устройстве фундамента на сваях необходимо в соответствии со строительными нормативами принять во внимание следующие особенности:
- экологические требования;
- наличие в непосредственной близости других домов и сооружений;
- особенности конструкции строения;
- расчетные нагрузки на фундамент;
- сведения, полученные во время инженерно-геологической разведки почвы;
- данные о сейсмической активности в данной местности.
Непосредственно при установке свай следует принять во внимание и качество самих изделий. Построить хороший надежный свайный фундамент без обращения к проверенным временем правилам и руководствам по строительству невозможно, поэтому теоретическая подготовка перед началом строительства просто необходима. Построить хороший надежный свайный фундамент без обращения к проверенным временем правилам и руководствам по строительству невозможно, поэтому теоретическая подготовка перед началом строительства просто необходима
Построить хороший надежный свайный фундамент без обращения к проверенным временем правилам и руководствам по строительству невозможно, поэтому теоретическая подготовка перед началом строительства просто необходима.
Знакомимся с буронабивным фундаментом
Идея буронабивного основания очень простая: там, где невозможно с минимальными затратами докопаться до плотного грунта, можно использовать длинные столбики-стойки. Для соединения их в общую конструкцию используется ростверк – монолитная железобетонная лента, связывающая оголовки свай.
Полезно знать о том, что сваи сильно отличаются от обычных массивных фундаментов по характеру взаимодействия с грунтом. Свая передает нагрузку двумя путями: через нижний торец (пятку) и через боковую поверхность за счет сил трения между стенкой и грунтом.
В зависимости от того, какая часть конструкции включена в работу, все буронабивные сваи делят на два типа:
Свая-стойка опирается на плотный почвенный слой. Висячая конструкция держит нагрузку только за счет силы контакта с окружающим грунтом. Поскольку плотное природное основание залегает достаточно глубоко, то значительная часть буронабивных конструкций относится к висячему типу.
Классификация, расчет и другие важные параметры, без которых невозможно выполнить устройство буронабивных свай, содержатся в СНиП – настольной книге всех проектантов и подрядчиков. Застройщик может руководствоваться готовыми таблицами из этого норматива. В них указывается несущая способность опорных стоек. Зная ее и определив вес здания, можно подобрать нужное количество свай.
Таблица для определения несущей способности 1 м/п буронабивной сваи-стойки
Данные, указанные в таблице, ориентировочные. Точное значение несущей способности буронабивной сваи рассчитывают по формуле, учитывающей несколько параметров:
- диаметр;
- марку бетона;
- вид армирования;
- глубину бурения;
- механическую прочность грунта.
После всего сказанного, возникает вопрос: для каких зданий оправдано строительство буронабивного фундамента с ростверком? Некоторые застройщики считают, что такая конструкция не способна выдержать большие нагрузки, поэтому используют ее только для легких каркасных зданий, а также домов из бруса, газо или пенобетона. Это не так. На сваях сегодня стоят тысячи кирпичных девятиэтажек и никто не сомневается в их надежности.
Прочность буронабивной стойки, изготовленной в полевых условиях немного ниже, чем у конструкции, прошедшей полный цикл заводской обработки. Тем не менее, ее с запасом хватит для возведения кирпичного дома.
Главным условием качества в этом случае является правильный расчет и точное соблюдение технологии, включающей несколько этапов:
Первый шаг, с которого начинается расчет свайного поля – определение веса здания. Именно от него будет зависеть, сколько свай, какого диаметра и на какую глубину нам придется установить. Чем тяжелее дом, тем плотнее ставят сваи под стены.
При этом норматив требует, чтобы расстояние между центрами соседних опор было не менее 3-х диаметров сваи. При уменьшении этой дистанции происходит снижение несущей способности стоек.
Армирование свай выполняют вертикальными стержнями периодического профиля (диаметр 12-14 мм). Их количество зависит от диаметра стойки и может составлять от 3 до 8 штук. Между собой вертикальную арматуру соединяют горизонтальными отрезками стержней диаметром 6-8 мм. Заливка буронабивных свай должна выполняться бетоном марки не ниже 100.
Для более простого расчета стоимости материалов и несущей способности свай можно воспользоваться приведенной ниже таблицей.
В таблице выполнен расчет буронабивных свай длиною 2 метра и диаметром от 15 до 40 см. Арматура вертикальная 12 мм, поперечная — 6 мм с шагом 1 метр.
Конечно, же итоговая стоимость вашего фундамента будет гораздо выше, так как в его стоимость войдет множество других затрат: земляные работы, доставка стройматериалов, устройство ростверка, услуги рабочих и техники. Однако при желании и объективной оценке своих сил все работы или их часть можно выполнить своими руками.
Полученное количество свайных опор нужно равномерно распределить под несущими стенами и перегородками здания, а также под всеми углами и пересечениями стен. При этом шаг свай будет зависеть от общей длины стен.
Руководства по монтажу свайно-винтовых фундаментов
Приступая к установке фундамента на винтовых сваях, необходимо тщательно ознакомиться со следующими сборниками строительных нормативов:
СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты». Это один из последних кодексов правил в данной сфере, который позволит даже неопытному строителю без грубых ошибок установить свайно-винтовый фундамент с нуля
В своде правил особое внимание уделяется проектированию оснований такого типа: приводятся методы расчета способности свай выдерживать нагрузки как по теоретическим выкладкам, так и исходя из практического опыта, описывается расчет свайных и свайно-плитных фундаментов по видам деформаций, указываются важнейшие аспекты проектирования свайных оснований при реконструкции строений и установке свайных полей большого размера. Также подробно рассматриваются нюансы проектирования фундаментов на сваях в случае малоэтажных зданий, опор ЛЭП, в просадочных и набухающих почвах, на закарстованных и подрабатываемых территориях, в сейсмически опасных районах.Скачать СП 24.13330.2011.
СП 50-102-2003 «Проектирование и устройство свайных фундаментов»
Данный нормативный документ был разработан ранее СП 2011 (которое во многом и создавалось на его базе), поэтому во многом дублирует эти правила, но есть и существенные отличия. Из СП 2003 года строитель узнает много полезной информации именно об обустройстве фундамента на винтовых сваях. Свод правил описывает монтаж предварительно изготавливаемых свай: забивных и вибропогружаемых, вдавливаемых, винтовых и бурозавинчиваемых. Не обошли вниманием авторы нормативов и установку свайных изделий, которые изготавливаются непосредственно на строительной площадке: буронабивных и буроинъекционных. Здесь можно получить много ценных сведений о монтаже фундаментов на сваях при реставрации зданий и контроле качества проведенных работ.Скачать СП 50-102-2003
СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты». Это самый первый свод правил, касающийся фундаментов на винтовых сваях, разработанный еще в советские времена. В нем подробно описываются нюансы каждого вида свайных изделий и приводятся основные инструкции по расчету способности их столбов выдерживать нагрузки в случае свай-стоек, забивных свай висячего типа и свай-оболочек, которые устанавливаются без изъятия почвы, висячих, набивных и буронабивных свай, винтовых свай. Также имеются примеры расчета свайных фундаментов и их оснований по способности деформироваться. Из СНиП можно узнать также о нюансах конструирования свайных оснований на различных видах почв.Скачать СНиП 2.02.03-85.
СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений. Скачивайте тут.
СНиП 2.03.01-84 Бетонные и железобетонные конструкции.
Все документы, которые Вы можете скачать на данной странице, представлены в формате PDF. Открыть их можно любым современным браузером (Firefox, Яндекс.Браузер, Google Chrome и т.д.).
Преимущества винтовых свай
В отношении веса каркасных домов железобетонные винтовые сваи обладают избыточной несущей способностью, поэтому нецелесообразно переплачивать за дорогие конструктивные элементы и аренду оборудования для их вкручивания. Металлические винтовые сваи намного проще в монтаже и способны удерживать вес каркасного сооружения.
Положительные характеристики винтовых свай, которые обуславливают их широкое применение для строительства каркасных домов:
- Дешевизна.
- Простой монтаж.
- Быстрое возведение.
- Разнообразие моделей.
- Достаточная несущая способность.
- Ремонтопригодность.
- Возможность строительства на склонах.
Какие выбрать?
В зависимости от геологических условий и особенностей проектной конструкции выбирают модель винтовых свай. Определяющие характеристики опорных элементов:
- ширина лопасти;
- диаметр столба;
- длина трубы;
- тип наконечника;
- толщина металла.
Для каркасных домов с несущей нагрузкой 5–9 т используют винтовые сваи диаметром 108 мм и толщиной трубы 4-5 мм. Вес построек в несколько этажей может достигать 14 т, тогда выбирают стержни с размером сечения – 133 мм. В большинстве случаев подходят сваи со стандартным размером лопастей – 250–300 мм.
Как рассчитать?
На какую глубину закручивать винтовые сваи? Минимальная глубина закладывания свай рассчитывается исходя из уровня промерзания почвы. При этом наконечник опоры должен упираться в твердый несущий пласт. Для этого на этапе геологических исследований анализируют состав почвы и высоту слоев.
Например, в преобладающей части московского региона глубина промерзания грунта равна 1,5 м, тогда как в северных – этот показатель составляет 2,4 м. Это значение принимается за глубину фундамента.
Высота свай рассчитывается исходя из таких показателей, как:
- высота снежного покрова зимой;
- температурный режим в помещении;
- уровень подземных источников;
- вероятность подтопления;
- тип рельефа на участке.
Минимальна высота свай – 20 см, но на практике этот показатель редко опускают ниже 30 см. уровень цоколя подбирают индивидуально в зависимости от исходных условий.
Определяясь с моделью силового элемента, выбирают сваи с запасом по длине минимум в 0,5 м, чтобы было удобно выровнять высоту фундамента по горизонтали. Чаще всего для строительства каркасных домов используют стандартный типоразмер опор – 108х300х2500 мм.
Как рассчитать расстояние между сваями? Шаг между ближайшими силовыми элементами рассчитывают, основываясь на потребности в опорах. Сваи обязательно устанавливают в местах, где сооружение оказывает максимальную нагрузку на почву: под углами и точками пересечения несущих стен.
Если расстояние между столбами превышает 3 м, то посередине устанавливают промежуточные опоры. Рекомендованный шаг для винтовых свай – 1,5–2,5 м.
Виды винтовых свай
представляют собой трубу, на которую приварены лопасти. Благодаря этому, ее не вбивают в грунт, а ввинчивают, что значительно усиливает и укрепляет фундамент. Вот уже более 100 лет эта технология находится на вооружении у строителей промышленных и военных объектов.
Изготавливаются они, преимущественно, в двух видах: литые и сварные. Первые имеют цельной литой наконечник, а вторые – сварной. Помимо этого, разделение их бывает так же на подвиды, в зависимости от условий монтажа и назначения:
- Для малоэтажного гражданского строительства;
- Для грунта в местах, где есть вечная мерзлота;
- Для болотистых почв;
- Для каменистых и тяжелых грунтов и т.д.
В настоящее время, данная технология очень популярна за счет нескольких преимуществ:
- Винтовые сваи не нужно вбивать в землю, они вкручиваются.
- Благодаря особенности строения винта, он более устойчив и, следовательно, подходит даже для самого капризного и неустойчивого грунта, а так же исчезает необходимость дожидаться особых климатических условий.
- При отсутствии необходимой техники, такую сваю можно вкрутить даже вручную.
Для чего нужен фундамент
Главная задача фундаментной основы для любого сооружения, это его укрепление и прочность. Дело в том, что участки для строительства не всегда имеют геологическую устойчивость, поэтому требуется делать основу, которая позволит удерживать все сооружение не давая ему разрушиться. Основываясь такими критериями в строительстве применяются свайные фундаменты, которые гарантируют надежность, а именно устойчивость сооружения независимо от геологической нестабильности грунта.
Как определяется необходимость применения свайного фундамента
Изначально нужно отметить, что свайный фундамент требуется на участках, которые имеют неустойчивую форму, к примеру, песчаный, глинистый грунт или галечную основу. Но следует сказать, что применение свайного фундамента должно в непременном порядке базироваться исключительно на основе таких аспектов
- инженерно-геологических и гидрогеологических исследований;
- изучения климатических условий местности, где будет производиться строительство;
- особенности проектируемого здания или сооружения;
- местного опытного строительства.
Также главным параметром считается и такой показатель, как наличие грунтовых вод. Ведь сваи, используемые для фундамента изготавливаются из металла, а соответственно наличие влажной среды может привести к их коррозии. Данное положение регламентировано требованиями СНиП II-28-73 «Защита строительных конструкций от коррозии». Также в учет должны приниматься и другие особенности участка, где планируется строительство. К примеру, имеются регионы, где грунт находится постоянно в мерзлом состоянии, поэтому целесообразным будет использование свайного фундамента, но необходимо в данной ситуации придерживаться требований СНиП II-18-76 «Основания и фундаменты зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах». То есть требуется непременно изучить руководство по проектированию свайных фундаментов.
Составление проекта свайного фундамента
После того, как были произведены все необходимые исследования, обозначено проектирование и устройство свайных фундаментов, то следующим этапом должно быть составление проекта. Он основывается на таких исходных данных:
- отчетность о произведенных инженерно-геологических исследованиях;
- генеральный план в масштабе 1:2000 или 1:5000;
- физико-механические характеристики исследуемого грунта;
- гидрогеологические условия площадки для строительства;
- лабораторные данные относительно химического состава грунтовых вод;
- сведения об сейсмологических проявлениях;
- результаты, полученные на основе пробного забивания свай;
- проект планировки строительной площадки;
- наличие подвального помещения или цокольного основания;
- данные о предполагаемых нагрузках на фундамент;
- расположение водопроводной системы, канализации, а также электрических кабелей;
- характеристики фундамента, где будет устанавливаться оборудование или возможные углубления.
На основе обрабатываемых данных, если строительство сооружения начинается, и какие-то параметры требуют корректировки, то их непременно нужно внести своевременно. Таким образом можно избежать в дальнейшем дефектов, которые могут возникнуть из-за недобросовестно выполненных работ. Также следует отметить, что анализ обозначенных данных позволит определить, какой должна быть укладка свайного фундамента. Ведь существует такие варианты установки свай:
- Сплошное свайное поле – применяется в том случае, когда возводимое сооружение будет оказывать на грунт большую нагрузку.
- Свайная лента – используется для поддержки несущих стен.
- Свайный куст – обозначенная разновидность свайного фундамента допускается применять, когда здание или сооружение будет тяжеловесом. В данном случае предусматривается использование 3-х свай в одном основании.
- Одиночные сваи – предназначаются для установки, как основа для поддержки одиночных опор.
2.1. Конструкции из бурозавинчивающихся свай
2.1.1.Бурозавинчивающиеся
сваи применяются в нескальных грунтах для устройства несущих или
комбинированных (несущих и ограждающих) фундаментных конструкций и
изготавливаются по патенту РФ «Способ возведения сваи в грунте»
(патент N 2073084).
2.1.2.
Бурозавинчивающаяся свая () состоит из металлической
трубы (1), крестообразного наконечника (2) и спиральной навивки (3),
обеспечивающих погружение сваи путем ее вращения в сочетании с вдавливанием.
2.1.3.
Металлические трубы, применяемые для изготовления бурозавинчивающихся свай,
могут иметь наружный диаметр от 100 до 800 мм и длину до 12 м. Толщина стенки
трубы должна быть не менее 6 мм и удовлетворять требованиям прочности и
долговечности.
Рис.
2.1. Схема бурозавинчивающейся сваи
2.1.4.
Крестообразный наконечник изготавливается ив двух металлических заостренных
пластин толщиной 8 мм, сваренных в виде креста между собой. В зависимости от
технологии устройства бурозавинчивающихся свай наконечник может быть съемным и
оставляемым в грунте после погружения сваи; до проектной отметки или же глухим,
приваренным к круглой пластине толщиной не менее 6 мм, закрывающей нижний конец
сваи. Угол заострения наконечника — 60°.
2.1.5.
Спиральная навивка представляет собой непрерывный металлический стержень
треугольного, квадратного или круглого сечения (например, арматуру) шириной в =
(0,04¸0,06) d,
приваренный к металлической трубе с шагом а = (0,5¸1,0) d, где d —
наружный диаметр трубы.
2.1.6. При
использовании съемного наконечника стенки бурозавинчивающейся сваи выполняют
роль инвентарных обсадных труб и технология устройства свай аналогична
технологии, применяемой при изготовлении буронабивных свай типа БСИ.
2.1.7. Основная
область применения фундаментных конструкций из бурозавинчивающихся свай —
строительство и реконструкция зданий и сооружений, вблизи существующих зданий и
сооружений, когда погружение забивных и вибропогружаемых свай может вызвать
недопустимые динамические воздействия на близлежащие здания и сооружения и их
основания, а устройство буронабивных свай — недопустимую разгрузку и
разрыхление грунтов при проходке скважин.