Устройство свайного фундамента

Оглавление

Буронабивные сваи

В виды свай для фундамента также входят конструкции, изготавливаемые непосредственно на стройплощадке.

Буронабивную опору изготавливают следующим образом.

В грунте делается скважина на глубину сваи. Для этого грунт бурят или пробивают. При первом способе стенки грунта можно укреплять обсадными трубами или глинистым раствором. При достижении нижней отметки пространство под основание расширяют специальным устройством, смонтированным на буровой штанге.
Внутрь скважины вставляется труба из рубероида и опалубка из четырех прутов арматуры с горизонтальными перевязками.
Внутреннее пространство заполняют бетонным раствором с уплотнением вибратором.

ЗАБИВНЫЕ ПРИЗМАТИЧЕСКИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ СВАИ С ПРОДОЛЬНОЙ АРМАТУРОЙ БЕЗ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ПОПЕРЕЧНЫМ АРМИРОВАНИЕМ

Забивные призматические железобетонные сваи с продольной ненапрягаемой стержневой арматурой с поперечным армированием сплошного сечения размерами от 20х20 до 40х40 см( длиной от 3 до 16 м (рабочие чертежи типовых конструкций серии 1.011-6) рекомендуется применять в грунтовых условиях( аналогичных указанным для забивки призматических железобетонных свай с предварительно-напряженной продольной арматурой с поперечным армированием.

Рассматриваемые сваи могут воспринимать вертикальные вдавливающие и выдергивающие( а также горизонтальные нагрузки и изгибающие моменты. В целях сокращения расхода стали такие сваи следует применять для фундаментов зданий и сооружений лишь в тех случаях( когда по грунтовым условиям или условиям воспринятия внешних нагрузок не представляется возможным применение свай( указанных в пп. 1 и 2 настоящих Рекомендаций( а также в случаях( когда в районах строительства указанные в пп. 1 и 2 сваи не могут быть изготовлены.

В транспортном строительстве могут применяться также призматические железобетонные без предварительного напряжения сваи сплошного сечения размерами 35х35 см( длиной до 16 м и 40х40 см( длиной до 25 м( изготовляемые по ведомственным рабочим чертежам Минтрансстроя( которые имеют относительно более высокий расход арматурной стали( чем соответствующие сваи по серии 1.011-6( вызванный необходимостью воспринятия больших эксплуатационных нагрузок.

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).

Принципы расчета свайного фундамента

Самостоятельно проводится упрощенный расчет, который сводится к определению их количества и размеров. Для свайно-винтового фундамента применяется следующая методика.

Диаметр сваи

Можно использовать практические рекомендации:

сваи 57 мм. Их можно применять только для заборов и ограждений;
сваи 76 мм могут выдерживать нагрузку 3 тонны, что достаточно для облегченных строений;
сваи 89 мм с несущей способностью до 5 тонн. Они способны удерживать одноэтажные каркасные дома и хозяйственные постройки умеренного веса;
сваи 108 мм способны нести нагрузку до 7 тонн. Их можно применять для одно- и двухэтажных деревянных, кирпичных и блочных сооружений.

Высота (длина) сваи

В расчетах учитываются следующие параметры:

Плотность почвы. Заглубление сваи должно достигать плотного слоя грунта, что определяется по результатам геологических изысканий. Если они не проводились, то бурится скважина глубиной порядка 1 м. Если в процессе ее бурения достигаются плотные слои, то выбирается стандартная винтовая свая длиной 2,5 м. При более глубоком их расположении скважину придется бурить до их достижения и практическим путем определить необходимое заглубление.
Рельеф участка. Обязательно учитывается уклон площадки, т.е. перепад высот. Этот параметр определяется с помощью нивелира или строительного уровня и рулетка. В самой высокой точке устанавливается стандартная свая 2,5 м. Далее, к этой длине добавляется фактическая разница в высоте грунта. При перепаде более 50 см дополнительно создается запас по длине сваи порядка 0,5 м.

Количество опор

Оно зависит от размеров и веса сооружения. При выборе шага установки свай можно использовать такие рекомендации:

деревянные и каркасно-щитовые строения – шаг до 3 м;
стены из пеноблоков (шлакоблоков) – до 2 м;
заборы и ограды облегченного типа – 3,3-3,6 м.

Общее количество свай определяется по плану сооружения. Обязательно устанавливаются они по углам и в месте примыкания внутренних стен. Затем по всему периметру равномерно намечаются точки монтажа опор с нужным шагом.

В месте установки печи или камина следует запланировать установку сразу 2-х свай. Отдельно размечаются опоры для пристроек, крыльца.

Расчет буронабивных свай имеет определенную специфику. Для них необходимо рассчитать несущую способность по формуле Р = 0,7RxF+0,8Uxfxl, где:

R – сопротивление грунта (берется по таблице);
F – площадь свайной опоры;
U – периметр сваи;
f – сопротивление грунта по боковой поверхности (табличный параметр);
l – высота несущего слоя.

В частном строительстве чаще всего применяются сваи этого типа (буронабивные) диаметром 22-26 см. Размещаются они с шагом 2,1-2,6 м.

Забивной свайный фундамент

Забивной фундамент сооружается с применением железобетонных свай квадратного сечения с заостренным концом. Но они считаются менее надежными по сравнению с металлическими трубами, которые за счет наличия лопастей обладают лучшей устойчивостью.

Рисунок 8. Забивные железобетонные сваи

Особенности

Железобетонные сваи изготовляются в заводских условиях из качественного бетона с предварительным армированием. Они бывают разной длины, что позволяет сооружать забивной фундамент практически на любых почвах (исключение составляют скалистые), так как изделия погружаются на глубину залегания плотных несущих слоев.

Рисунок 9. Конструкция забивного свайного фундамента

Основные плюсы:

Устойчивость к неблагоприятным климатическим условиям.
Способность выдерживать вертикальные и горизонтальные нагрузки за счет качественного армирования железобетонных свай.
Минимальная трудоемкость устройства, поскольку погружение выполняется с привлечением спецтехники.
Небольшой объем земляных работ – для погружения не требуется предварительно делать скважины или копать траншеи.

Этапы монтажа

Последовательность устройства фундамента на забивных сваях:

Подготовка строительной площадки.
Разметочные работы.
Подготовка подъездных путей для спецтехники, которая будет производить забивку свай.
Забивка железобетонных опор ударным или вибрационным способом.
Фото 10. Процесс забивки свай
Монтаж ростверка.

Фото 11. Забивные сваи, обвязанные металлическим швеллером

Процесс забивки железобетонных свай показан в следующем видео:

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).

Классификация свай по конструкции лопастей

Отдельно следует затронуть вопрос о различии свай по лопастям. Это могут быть

Широколопастные сваи
Узколопастные, приближающиеся по сути к резьбовым

Широколопастные сваи наиболее распространены в строительстве на большинстве грунтов. Узколопастные применяются обычно в тяжелых, каменистых грунтах, а также в районах вечной мерзлоты.

Кроме того, винтовые сваи различаются по количеству лопастей:

Однолопастные
Двухлопастные
Многолопастные

Самым распространенным типом является однолопастные сваи, когда лопасть наварена на конце труб. Такие сваи используются большинством производителей и застройщиков.

Однако в некоторых случаях усилий одной лопасти для достаточной устойчивости сваи может быть недостаточно, и сваи оснащены дополнительной лопастью, а то и двумя. Обычно их приваривают в центральной части винтовой сваи.

Двухлопастная винтовая свая

Следует отметить, что несущая способность винтовой сваи с двумя лопастями значительно превосходит таковую для однолопастных свай. Во-первых, на 50-60% повышается устойчивость на вдаливание и выдергивание. Во-вторых, нижняя лопасть обязательно достигает непромерзаемой глубины, а средняя – обеспечивает дополнительную устойчивость.

Виды свайного фундамента по материалу (виды свай):

Железобетонные сваи

Представляет собой напряженную арматуру в заводских изделиях, ненапрягаемая при заливке в скважину. Данный вариант, более целесообразен и практичен для индивидуального строительства, в связи с тем что дает возможность изготовить сваю любого диаметра прямо в грунте, без привлечения дорогого оборудования. Такие сваи так же могут уже в готовом виде доставляться на объект строительства, они квадратного или прямоугольного поперечного сечения. Часто используются винтовые железобетонные сваи. Сваи из железобетона могут быть как сплошными, так и полыми;

Стальные сваи

Это сваи изготовленные из стали, круглого сечения. Могут иметь разную конструкцию. Зачастую это труба из стали от 8 до 12 мм, но используются и опоры коробчатого сечения. С целью усиления стальные сваи после установки заливаются бетоном. Если свая большого диаметра, то ее устанавливают используя механизированное оборудование. Благодаря своей конструкции, а именно элементу резьбы у основания, она прочно фиксируется в грунте и может переносить значительные нагрузки. Популярными на сегодняшний день являются винтовые сваи, в виде сверла или трубы, снабженной шнековой навивкой. Недостатком такой сваи является то, что она подвержена коррозии достаточно не дешевая, но вместе с тем все равно является прочной и долговечной опорой строения.

стальные сваи

Деревянные сваи

Это сваи выполненные из твердых пород дерева с использованием антисептирования. Популярными породами древесины для такого вида свайного фундамента являются сосна и ель, однако используют и лиственничные, дубовые и кедровые породы древесины. Основными недостатками такой сваи является малая прочность и подверженность гниению. Достоинством такого материала является низкая цена, доступность материала. Представляет собой деревянную сваю диаметром не менее 180 мм и максимальной длинной 16 м. В настоящее время применяется довольно редко

Деревянные сваи

Бутобетонные сваи

Устанавливаются на месте путем укладки бетона в смеси с бутовым камнем. Это короткие сваи до трех метров. Использование бутового камня дает возможность увеличить прочность сваи и уменьшить расхода бетона. Целесообразной областью применения фундаментов из бутобетонных свай являются твердые, полутвердые и тугопластичные глинистые грунты это – супеси, суглинки, глины.

Бутобетонная свая

Свайный фундамент применяется как в малоэтажной застройке, так и при строительстве многоэтажных массивных строений. На каждом конкретном строительном объекте тот или иной вид сваи найдет свое применение.

Классификация свай

По методу погружения в грунт:

Забивные, погружаемые в грунт без его выемки с помощью копровых молотов, вибропогружателей, свае-вдавливающих установок.
Сваи-оболочки, заглубляемы с помощью вибропогружателей с выемкой грунта.
Буровые железобетонные, устраиваемые в грунте методом бетонирования скважин.
Винтовые металлические, вкручиваемые в грунт.

Основное применение в массовом строительстве имеют забивные железобетонные сваи. В ряде случаев допустимо использовать деревянные и металлические стальные забивные сваи.

По способу опоры на грунт:

Сваи-стойки — опираются на скальные и малосжимаемые слои. Передают нагрузку через пяту сваи.
Висячие сваи — опираются на сжимаемые слои. Передают нагрузку боковой поверхностью и пятой.

Далее рассматриваются виды свай по типу конструктивного исполнения.

Свайный фундамент – плюсы и минусы

В числе преимуществ свайного фундамента можно выделить:

исключение риска просадки здания вследствие пучения почвы или подтопления. Сваи опираются либо на твердый грунт, либо имеют рифленую поверхность, что позволяет им передавать нагрузку от здания через боковые стенки на почву;
применимость практически на всех видах грунтов. При этом фундамент будет обладать надежностью, устойчивостью и отличной несущей способностью. Использовать свайный фундамент показано даже в регионах с высокой сейсмической активностью. Все благодаря тому, что сваи устойчивы к сгибающим и выталкивающим воздействиям;
сокращение трудоемкости выполнения работ;
снижение расхода бетонной смести и армирующего металла;
существенное снижение объема земляных работ, за счет отсутствия необходимости рытья траншеи или котлована. Этот факт позволяет также обойтись без вывоза вынутого грунта или его складирования, а также без обратной засыпки;
возможность отказа от выполнения «мокрых работ» при использовании стальных или железобетонных свай заводского производства;
сокращение временных расходов на постройку основания;
отсутствие ограничения на время проведения работ. Свайный фундамент можно обустраивать в любое время года, в т.ч. зимой. Данный вид фундамента рекомендован для применения в северных регионах России;
экономичность обустройства. Особенно в сравнении с ленточным и плитным типами фундаментов.

В числе недостатков стоит выделить следующие:

сложность подведения коммуникаций;
невозможность устройства подвала под домом на сваях;
необходимость тщательного расчета и проектирования свайного поля. Как правило, этот вид работ поручается специалистам, что приводит к дополнительным затратам;
необходимость сооружения ростверка или ростверковой плиты;
сложность изготовления цоколя;
необходимость привлечения техники для установки свай, их доставки и разгрузки.