Свайный фундамент — фундамент в котором для передачи нагрузки от сооружения на грунт используют сваи. Данный тип фундамента состоит из свай и объединяющего их ростверком . Выбор между Свайный фундамент и обычным фундаментом на естественном основании производится на основе их технико-экономического сравнения в данных инженерно-геологических условиях строительной площадки, с учётом особенностей проектируемого здания или сооружения. Свайный фундамент особенно рациональны при строительстве зданий и сооружений на водо-насыщенных слабых грунтах. Во многих случаях при свайном фундаменте существенно сокращаются объём земляных работ и расход бетона.
В зависимости от вида и величины нагрузок, действующих на свайные фундаменте, сваи располагаются:
- по одной — под отдельные опоры;
- рядами — под стеновые конструкции, кустами — под колонны;
- свайными полями — под здания и сооружения малой площади со значительными вертикальными нагрузками.
При действии на фундамент значительных горизонтальных сил используют наклонные сваи. Длину свай выбирают, исходя из грунтовых условий строительной площадки: необходимо, чтобы нижние концы свай были заглублены в мало сжимаемые грунты. В зависимости от свойств грунтов, залегающих под нижними концами свай, последние подразделяются на сваи-стойки, опирающиеся на практически несжимаемые грунты, и висячие сваи, погруженные в сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунт как нижней, так и боковой поверхностью.
Основой для проектирования надёжного и экономного свайного фундамента является правильное определение несущей способности сваи, т. е. допустимой для неё нагрузки. Несущую способность свай устанавливают на основании инженерно-геологических изысканий, по данным статического зондирования грунтов и результатами испытаний свай статическими и динамическими нагрузками. Наиболее достоверно испытание свай статической нагрузкой, но вследствие большой трудоёмкости этого метода (особенно в случае буронабивных свай) его применение ограничивается главным образом зданиями и сооружениями с тяжёлыми нагрузками, при неблагоприятных геологических условиях.
Разновидности свай
Свайный фундамент сооружается несколькими способами, название свай обычно указывает на тип погружения и материал вертикальных стоек, заглубленных в почву. Наиболее востребованные технологии рассмотрены ниже.
Винтовые (СВС)
Данный вид фундамент подходит по домами строящееся из срубов, «каркасный», фахверков, панелей СИП. Обычно применяется винтовой свайный фундамент или ростверк по оголовкам этих изделий. Основными достоинствами технологии являются:
• минимальные трудозатраты – доставка Газелью, погружение вручную, спецтехникой или дрелью с мультипликатором, отсутствие бетонных/опалубочных работ;
• повышение производительности – нагружать сваи или стальной ростверк можно в этот же день, стандартная бригада полностью монтирует фундамент для коттеджа за 3 дня максимум.
Технология погружения СВС состоит из этапов:
• Подготовка. Участок застройки выравнивается и очищается от мусора, подвозятся материалы.
• Разметка. Проектное положение опор выносится в натуру с помощью геодезических инструментов (теодолит, нивелир).
• Проба. Пробное вкручивание – свая погружается вручную, чтобы определить глубину несущего пласта по резко увеличившемуся моменту затяжки на глубинах ниже промерзания, выполняется в нескольких местах внутри периметра здания, позволяет обойтись без геологических изысканий.
• лидер-лунки – необходимы, чтобы облегчить вхождение в грунт лопастей, приямки глубиной 40 см должны быть меньше диаметра лопастей.
• Вкручивание. Рабочие заводят в петли, приваренные в верхней части сваи, или отверстия внутри трубы рычаги, вращают их по часовой стрелке, каждый оборот погружает СВС на 20 – 40 см в зависимости от конструкции лопастей.
• Выравнивание. После создания отметок единого горизонтального уровня на каждой свае УШМ обрезаются лишние части.
Буровые или буронабивные
Буронабивные сваи — это способ забивки свай, который состоит из бурения скважины и заливки ее бетоном. Бетонирование производится с применением металлической арматуры. В частном загородном строительстве в зависимости от грунта может устанавливаться или не устанавливаться опалубка (на устойчивых грунтах, где нет риска осыпания внутрь стенок скважины, опалубка не нужна). В более масштабном строительстве с той же целью применяются обсадные трубы.
Несколько преимуществ, которыми отличается буровой фундамент от остальных разновидностей подобных конструкций:
- сооружения, которые располагаются близ того места, где проводятся работы по монтажу фундамента, не подвергаются разрушению;
- во время установки фундамента низкий уровень производимой вибрации;
- низкий уровень шума во время установки конструкции;
- нет необходимости крупногабаритной доставки свай;
- после монтажа не нужно убирать остатки грунта;
- не нужно приобретать сваи в месте их производства;
Технология буровых свай позволяет обойтись без спецтехники, которой уплотняются стенки скважин. Сооружаются буровые сваи поэтапно:
- Подготовка. Участок застройки выравнивается и очищается от мусора, подвозятся материалы.
- Разметка. Проектное положение опор выносится в натуру с помощью геодезических инструментов (теодолит, нивелир).
- Изготовление скважин. Глубина зависит от геологии участка, максимальный диаметр при использовании мотобура, ручного инструмента ограничен 40 см
- Монтаж опалубки. Цилиндр из рубероида или асбоцементные, стальные, полиэтиленовые трубы, остаются внутри скважины после бетонирования, усиливают прочность или служат гидроизоляцией бетона
- Армирование. Установка вертикальных каркасов из арматурных стержней с соблюдением защитного слоя
- Заливка. Наполнение опалубки смесью через воронку, ручное штыкование арматурным прутком или глубинным вибратором
Внимание: Без геологических изысканий участка запрещено использовать висячие сваи, несущая способность которых определяется лишь силами трения боковых поверхностей о слои почвы. Необходимо опирать сваи на несущие горизонты, чтобы сборные нагрузки здания передавались на это основание.
Забивные сваи ж/б
Одним из самых технологическим и универсальным видом свайных фундаментов для строительства домов по праву считается фундамент на забивных сваях. Забивные сваи обеспечивают, пожалуй, самую большую надежность в плане устойчивости. При проектировании свайного фундамента вычисляется общий вес дома, он делится между всеми сваями, поэтому известна нагрузка, которую должна выдерживать каждая свая. Когда сваю забивают, на нее воздействуют с такой же нагрузкой, которую она должна выдерживать, и когда свая перестает заглубляться, это означает, что она уперлась в слой грунта, который выдерживает данную нагрузку. При этом не так уж важно, на какой глубине встретился этот слой и что он из себя представляет. Еще одна прелесть забивной сваи в том, что ее как раз таки забивают и при этом грунт под ней и вокруг нее уплотняется, что способствует большей устойчивости фундамента. Для забивания свай используются огромные пневматические молоты, самостоятельно забить железобетонную сваю даже на глубину два-три метра не представляется возможным. По этой причине фундамент на забивных сваях нельзя рекомендовать для самостоятельного строительства.
Основными достоинствами технологии являются:
- Минимальные трудозатраты – минимальное количество земляных работ и использования строительного материала отсутствие бетонных/опалубочных работ.
- Универсальность – свайные опоры позволяют производить строительство на любых видах грунтов, кроме скалистых. Благодаря длине до 4 метров, опоры передают нагрузку строения на плотные несущие слои, что позволяет игнорировать все неудобства нестабильных почв. Работы по монтажу свайно забивного фундамента можно производить круглый год и в любых климатических условиях. Благодаря армированию, свайные опоры выдерживают не только вертикальные, но и горизонтальные нагрузки, что особенно важно при использовании на «плавающих» грунтах.
- Повышение производительности – нагружать сваи или стальной ростверк можно в этот же день, стандартная бригада полностью монтирует фундамент для коттеджа за 3 дня максимум
- Максимальная нагрузка на 1 сваю от 10 до 60 т (в зависимости от типа грунта)
- Срок гарантированной эксплуатации – сваи обладают высокой устойчивостью к неблагоприятным климатическим условиям, срок их службы доходит до 150 лет.
- Подходит для любых типов грунтов и рельефа местности.
Технология монтажа фундамента из набивных свай
В том случае, если у будущего домовладельца возникла необходимость изготовить фундамент из забивных свай, ему необходимо предварительно изучить основные правила установки строений на данном виде оснований. В соответствие со строительными нормами, необходимо учитывать следующие ограничения:
- Подготовка. Участок застройки выравнивается и очищается от мусора, подвозятся материалы.
- Разметка. Проектное положение опор выносится в натуру с помощью геодезических инструментов (теодолит, нивелир).
- Проба. Забивается пробная свая (оценивается грунт).
- Забивка. Забивные сваи для частного дома устанавливается в нужную точку, выводится в вертикальное положение и погружается в грунт на нужную глубину.
- Обрезка установленных опор под один уровень
- Обрезка. Используя нивелир (прибора для измерения относительных высот) верхние части опор размечают по одной высоте и срезают.
Перед установкой фундамента на забивных сваях желательно предварительно выполнить качественное исследование грунта в месте проведения работ. Это связано с возможным увеличением нагрузки на опоры при внедрении их в почвы, содержащие большое количество скальных обломков или близостью скального грунта к поверхности почвы. Возможно избежать геологического исследования при условии пробной забивки одной сваи для уточнения условий работы на свайном поле.
Расчет количества свай
Вес материала всех стен и перегородок, вычисляемый как произведение необходимого количества кладочных элементов на массу одного из них. Вес перекрытий – балок, чернового и чистового пола и потолка первого и второго (при наличии) этажей. Вес отделочных материалов для наружной и внутренней отделки стен. Вес кровли с учетом массы всех стропильных балок, обрешетки, того или иного кровельного материала. Предполагаемый вес мебели, бытовой техники, предполагаемой к установке в строящемся доме, а также окон и дверей того или иного типа, возможного остекления балконов, лоджий, зимнего сада и т.п. конструкций.
Все вышеперечисленное возможно учесть лишь при наличии качественного, всесторонне продуманного и просчитанного проекта строительства. В противном случае, при замене, например, одного вида кровельного материала на другой, имеющий более высокую массу, фундамент из ж/б свай может достичь своего предела прочности и несущей способности опор будет недостаточно.
Определив необходимое количество точек установки элементов фундамента на забивных сваях, и зная периметр наружных стен и несущих перегородок, определяем шаг установки опор. Для этого необходимо лишь разделить периметр всех вертикальных конструкций на количество свай. Исходя их полученной величины, выполняем разметку свайного поля.
Варианты ростверка / обвязки
После монтажа забивных ж/б свай, они скрепляются балками, в результате получается одна жесткая конструкция, которая называется обвязкой или ростверком.
Свайный фундамент на ж/б сваях с ж/б ростверком
При строительстве малоэтажных домов и коттеджей в качестве основания широко используются свайные фундаменты с ростверком. В этих случаях чаще всего конструкция представляет собой монолитную ленту. Основание дома на ж/б сваях используют там, где применение других типов фундаментов нерационально. На слабых грунтах нагрузка от дома должна передаваться глубокозалегающим слоям почвы, которые являются более плотными и обладают лучшей несущей способностью. Именно эту задачу и решают железобетонные забивные сваи под ростверк. Возводят такое основание и в районах с глубиной промерзания грунта до полутора метров. При строительстве на сложном рельефе фундамент с ростверком на железобетонных сваях — единственно возможный вариант.
Виды ростверка на ж/б сваях
Ростверки свайных фундаментов классифицируют в зависимости от технологии их изготовления:
- Монолитные ростверки – бетонная лента с арматурой, соединяющая все верхние концы свай. Такой ростверк сооружается также, как и обычный ленточный фундамент, однако, в некоторых ситуациях он имеет вид не отдельных лент, а сплошной плиты. Для возведения ленточного свайного фундамента потребуется намного меньше стройматериалов и времени, чем для заливки плитного основания. Обвязка ростверком оголовков свай в этом случае происходит лишь по периметру будущего дома, а иногда (если площадь основания большая) периметр связывают дополнительной поперечной лентой. Возводить ленточный фундамент дешевле и проще, чем свайный плиточный ростверк. Отличие заливки монолитного плитного основания заключается не только в повышенном расходе бетонной смеси, но и в большей трудоемкости процесса. Для плиты потребуется надежная опалубка, которой, помимо боковых стен, необходимо крепкое основание, способное выдержать вес всей армированной плиты. Обвязка арматуры по всем оголовкам опор не только займет много времени, но и потребует терпения. Поэтому, если это допустимо по расчетным показателям прочности, возводится свайный фундамент с ростверком ленточного типа.
- Сборные ростверки – монтируются из стандартных железобетонных балок. Набирается из нескольких готовых элементов особой конфигурации (предусмотрены замки), которые затем замоноличиваются. Отдельные элементы сборного ростверка, если предполагается изготовление монолитной ж/б конструкции, укладывают поверх специально устроенной песчаной насыпи, которую по завершении работ убирают.
- Сборно-монолитные – комбинированные ростверки.
Кроме того, ростверки отличаются уровнем расположения над землей:
- Высокий ростверк на железобетонных сваях — передает нагрузку от здания через сваи на глубокие слои грунта. Свайный фундамент с высоким ростверком сооружают на сильнопучинистом грунте, поскольку при такой конструкции действие сил морозного пучения на подошву ростверка полностью исключается. Под зданием с высоким ростверком имеется хорошо продуваемое пространство. При жарком климате эту особенность можно считать преимуществом, при холодном – недостатком. Чтобы минимизировать негативное влияние сквозняков, усиливают утепление пола, а щель между ростверком и грунтом закрывают щитами.
Внимание: Вместо нижней палубы в низких ростверках часто применяется слой пенополистирола (несъемная сминаемая опалубка) или насыпается слой песка.
- Низкий ростверк на железобетонных сваях — частично сам принимает нагрузку, если он опирается на землю. Такой ростверк располагают над поверхностью земли, так чтобы между его нижней гранью и грунтом оставался зазор в 10 – 15 см. При таком исполнении приходится предпринимать меры по предотвращению осыпания грунта в траншею. Если этого не делать, пространство под ростверком со временем заполнится землей и в зимнее время ростверк оторвётся от свай.
- Заглублённый ростверк на железобетонных сваях — располагают в траншее глубиной 30 – 40 см. При таком варианте упрощается создание монолитного ростверка (траншея заменяет часть опалубки), а полы первого этажа получаются не такими холодными.
Последовательность возведения ростверка на железобетонных сваях
- Сборка и установка армирующего каркаса будущего ростверка. Конструкция каркаса должна состоять как минимум из двух рядов горизонтальных прутьев, соединенных вертикальными стойками арматуры. Расстояние между вертикальными стойками составляет 30−40 см.
- Закрепление каркаса на сваях, обращая особое внимание на углы будущего фундамента. Арматура на углах загибается в разные стороны. Контур армирующего каркаса должен быть полностью замкнут по периметру.
- Возведение опалубки для заливки монолитной ленты. Если возводится висячий (надземный) ростверк, то между сваями под опалубку устанавливают дополнительные опоры. В равной степени это относится и к ростверку в виде монолитной плиты.
- Последним этапом возведения свайного монолитного ростверка является приготовление бетона и заливка его в опалубку.
Свайный фундамент на ж/б сваях с монолитной плитой
Монолитная плита на сваях – это прочное комбинированное соединение двух разных типов фундаментов для зданий. Представляет собой одну или несколько бетонных плит, выполняющих функцию ростверка, соединенных со свайными столбами. Такая конструкция обладает массой преимуществ и очень популярна при строительстве.
Свайно-плитное основание обладает значительно большей прочностью, но еще до начала работ важно произвести сложные расчеты для установки такого типа фундамента. Расчеты должны учитывать совокупные нагрузки при взаимодействии оснований двух типов, т.е. плиты и свай. Нагрузка на плитное основание равна 15%, на сваи, соответственно, 85%.
Технология установки
Монолитная железобетонная плита на сваях устанавливается следующим образом по определенной технологии:
- Разметка фундамента. Определение точек погружения свай и контуров плиты.
- Распределение свай по точкам забивки.
- Закрепление свай и погружение железобетонных конструкций в грунт.
- После окончания монтажа свайного поля, производится их обрезка.
- Производится устройство опалубки с гидроизоляцией и песчаной подсыпкой.
- Устанавливается армированный каркас.
- Производится заливка фундаментной плиты бетоном и уплотнение смеси.
При строительстве важно соблюдение баланса цены и качества конструкции. Фундамент из монолитной плиты на сваях – это идеальное сочетание невысокой стоимости и массы преимуществ.
Достоинства конструкции следующие:
- При заглублении свай до уровня плотных пород, фундамент со сваями и ростверком способен стоять на любом рельефе;
- Высокий уровень поперечной жесткости к изгибающим нагрузкам;
- Долговечность;
- Возможность сэкономить на возведении цоколя и подвала;
- Уменьшает неравномерные осадки здания;
- Минимум земляных работ при обустройстве;
- Не подвержен влиянию движения грунта и перепадам температур;
- Выдерживает нагрузку нескольких этажей;
- Предотвращает разрушение дома.
Чаще всего монолитно-свайный фундамент используется при строительстве многоэтажных домов, так как он является наиболее прочным вариантом.
Свайный фундамент на ж/б сваях с обвязкой деревом (брусом)
Обвязка фундамента брусом — это один их заключительных этапов постройки свайного фундамента.
Обвязка брусом свайного фундамента дома, по сути, является перекрытием между самим строением и фундаментом. Основное назначение обвязки фундамента брусом — принять и равномерно распределить по всей площади свайного поля вес здания с целью исключения напряжения в основании дома. Кроме того, ростверк первый принимает на себя негативные воздействия окружающей среды. Поэтому он должен быть крепким, надежным и защищенным от влаги. Опоры должны совпадать с разметкой свайного поля и сохранять правильное положение.
Данное основание считается универсальным и часто применяется при современном строительстве. Ведь такая технология дает возможность, возвести строение на подвижном и неустойчивом грунте, а использование бруса для обвязки свайного фундамента является оптимальным вариантом.
Чаще всего используется нижняя обвязка брусом свайного фундамента с использованием хвойных пород дерева, так как они обладают некоторыми преимуществами перед лиственными:
- Больший срок эксплуатации;
- Высокая влагостойкость;
- Повышенная прочность;
- Цена, как правило, ниже, чем на лиственные породы
Подготовка бруса для возведения фундамента на забивных ж/б сваях с обвязкой брусом
Надежность и прочность любого основания под дом зависит, от правильного соблюдения технологии при возведении. Прежде чем делать ростверк, необходимо подготовить брус:
- Обработать антисептиком –для предотвращения загнивания и развития грибка;
- Обработать антипиреном, что позволит повысить огнестойкость и предотвратит возгорание. Особенно эта обработка актуальна для соснового материала, так как данная древесина в своем составе имеет большое количество горючих смол.
Обвязка брусом свайного фундамента ведётся в следующей последовательности:
Проводится замер уровня расположения верхней части свай — все торцы опор должны быть на одном уровне. Это делается в первую очередь, чтобы убедиться в горизонтальности фундамента. Сваи, которые расположены выше необходимого уровня, нужно либо погрузить глубже, либо обрезать. Если опоры расположены ниже необходимого уровня, то на оголовок следует подложить прокладку.
- Выполняется гидроизоляция. Для этого на торцы опор укладывается прокладка из рубероида. Также можно использовать битум или толь.
- Намечают точки внешних углов конструкции на сваях.
- Проверяется угольником точность оформления угловых размеров конструкции.
- Делается первый угол ростверка из бруса.
- Последовательно выкладываются из подготовленных элементов всю конструкцию обвязки. На прямых участках ростверка элементы лучше всего соединить лобовым упором в полдерева или «в полулапу». Также между собой деревянные детали можно соединять подходящими методами с применением металлических скоб, уголков, резьбовых деталей, хомутов.
- Когда все элементы будут уложены, необходимо еще раз проверить прямоту углов и горизонтальность всей получившейся конструкции.
- После того, как обвязочный брус на сваях будет уложен, его необходимо закрепить. Чаще всего ростверк крепят к опорам (оголовкам) при помощи болтов-анкеров. Для этого на оголовках свай необходимо заранее проделать отверстия, а после укладки высверлить отверстия и в балках, брусья должны таким образом прикрепляться к каждому столбу.
- После монтажа обвязки, на нее также необходимо проложить гидроизоляционный слой, а открытые места обработать мастикой.
В некоторых случаях обвязка дома из бруса не делается, так как ее роль выполняет венец самого сруба, установленный на фундамент. Такой вариант возможен лишь в том случае, если лаги пола вырублены на несколько венцов выше.
Внимание: Оголовки позволяют скорректировать дефекты соосности свай вдоль стен, расширить опорную поверхность, предотвращают продавливание древесины бетоном, металлом.
Свайный фундамент на ж/б сваях с металлической обвязкой (швеллером или двутавром)
Средним бюджетом обладают ростверки из металлических балок. Обвязка забивного фундамента швеллером увеличивает жесткость всей конструкции . Оголовки в этом случае используются только для выравнивания дефектов соосности. Проще всего приварить швеллер или двутавр непосредственно к телу или закладным элементам буровой сваи.
Металлический ростверк применяется для двухэтажных срубов, кирпичных/бетонных коттеджей. Все элементы стыкуются между собой сваркой, подгоняются по месту.
Обвязка свайного фундамента швеллером проводится сразу после забивки ж/б свай. Выполняя в некотором роде роль фиксатора, обвязка свай швеллером или двутавром предотвратит нарушения заданных параметров фундамента под воздействием остаточного напряжения в сваях.
Особенности работ по обвязке швеллером фундамента на железобетонных сваях
- Швеллер, как правило, монтируется на сваи (оголовки), что предполагает соразмерность геометрических параметров швеллера и сваи. Обвязка осуществляется по внешнему периметру, а для придания дополнительной прочности конструкции и обеспечения ее надежности – внутри, в том числе с монтажом балок, соединяющих два других швеллера по перпендикулярной линии и (или) две сваи (их оголовки) по диагонали.
- Если это предусмотрено проектом, швеллер устанавливается таким образом, чтобы сформировать опалубку для заполнения бетоном и создания армирующего пояса для последующего монтажа стен.
- В качестве компромиссного варианта, который позволяет сохранить верхнюю «опалубку» и высокую прочность ростверка, вместо швеллера используют двутавровую балку аналогичного размера.
- Угловые сопряжения швеллеров или балок соединяют сваркой встык. Особое внимание следует уделить крепежам. Мы не рекомендуем применять для соединения только сварочный шов, желательно совместить его с использованием болтовых соединений или заклепок.
Последовательность обвязки швеллером / двутавром свайного фундамента
- Проводится замер уровня расположения верхней части свай — все торцы опор должны быть на одном уровне. Это делается в первую очередь, чтобы убедиться в горизонтальности фундамента. Сваи, которые расположены выше необходимого уровня, нужно либо погрузить глубже, либо обрезать. Если опоры расположены ниже необходимого уровня, то на оголовок следует подложить прокладку.
- Намечаются точки внешних углов конструкции на сваях. Для этого определяется точка как первый внешний угол. Затем точно также намечаются остальные углы.
- Проверяется угольником точность оформления угловых размеров конструкции.
- Делается первый угол ростверка из швеллера / двутавра.
- Последовательно выкладывается из подготовленных элементов вся конструкцию обвязки швеллером опор. Когда все элементы будут уложены, необходимо еще раз проверить прямоту углов и горизонтальность всей получившейся конструкции.
- Крепление швеллеров / двутавров. Оно обеспечивается сваркой или болтовыми (заклепочными) соединениями. Какими бы ни были требованиям к фундаменту, более надежный результат дает сочетание разных вариантов креплений. Все элементы фундамента фиксируются на шов кругового типа. Процесс сборки предполагает монтаж швеллера на оголовки свай, что обеспечивает высокую прочность конструкции и швеллер имеет высокое сопротивление поперечным нагрузкам или боковыми гранями вниз. Перевернутый швеллер формирует естественную опалубку, которую можно залить бетонным раствором, создав армирующий пояс для стеновой кладки.
- Антикоррозийная обработка конструкции. В связи с тем, что между грунтом и самой платформой образуется слой воздуха, появляется сырость, особенно в осенне-зимний период, в результате — коррозийные повреждения поверхности металла. Чтобы этого избежать, после окончания обвязки швеллером опор элементы ростверка грунтуются антикоррозийными составами.
Внимание: Для стальных ростверков запрещено использовать шаг свай больше 3 м, так как металлопрокат провисает под своим весом, нарушается геометрия конструкции, снижается эксплуатационный ресурс здания.