Полимерные сваи для фундамента

Для расчета надежного и устойчивого фундамента необходимо грамотно определить глубину закладывания опор.
Заказать проектирование силовой конструкции можно у профессионалов, но доступность технологии позволяет самостоятельно определить значение параметра.

Что такое глубина заложения свайного фундамента, как ее определить и от чего она зависит, расскажем в статье.

Углубление в зависимости от свойств почвы и расположения грунтовых вод

Чтобы возводимое сооружение дало минимальную осадку, не деформировалось и не шаталось в процессе эксплуатации, необходимо закладывать фундамент таким образом, чтобы сваи опирались на твердый пласт земли. Затруднения в выборе оптимальных по размеру конструктивных элементов вызваны тем, что состав грунта на участке может быть неоднородным.

Несущая способность почвы зависит от ее состава и уплотненности, но в первую очередь – от насыщенности влагой. Чем ближе к поверхности находятся подземные источники, тем ниже сопротивление грунта нагрузкам.

Заказать геологические исследования можно у профессионалов или самостоятельно выкопать скважину на глубину не менее двух метров, чтобы оценить характеристики пород и степень увлажненности.

Типы железобетонных свай

Бетонные сваи позволяют создать фундамент для постоянного грунта, который является ключевым параметром для прочности всей конструкции, при правильной работе конечным результатом является долговечность и высокая несущая способность. Современное производство обеспечивает строительство различных типов сооружений, в настоящее время на рынке представлено несколько типов железобетонных свай.

В настоящее время наиболее распространенным типом свай является конструкция из сплошных квадратных свай. Сваи имеют ненапрягаемую арматуру внутри, эта дополнительная арматура изготовлена из специально подготовленной горячекатаной рифленой арматуры A1 или A2. Рекомендуемый диаметр — 12 мм, также количество арматурных стержней может варьироваться в зависимости от сечения, в теле сваи может быть от 4 до 8 стержней.

Эта конструкция является лучшим решением для большинства проектов свайных фундаментов. В верхней части сваи имеется 4-5 слоев армирующей сетки, которая обеспечивает достаточную прочность, чтобы выдерживать нагрузки во время забивки. В нижней части арматурный каркас имеет коническую форму.

Помимо этого типа свай имеются и другие разновидности.

Сваи, имеющие квадратное сечение с натянутой арматурой, данная конструкция отличается армированием отдельным каркасом точки опоры. Обозначение «СН».

Сплошные сваи квадратного сечения с круглой пустотой, в этой разновидности толщина стенки пустоты составляет 4,-4,5 см, в зависимости от марки бетона толщина стенки может быть увеличена до 6-6,5 см.

Сваи с прямоугольным сечением используются в сваях с повышенной несущей способностью, которая создается в результате увеличения площади контакта с грунтом.

Существуют также полые сваи с круглым сечением, диаметром до 800 мм, а также разъемные сваи с оболочкой, диаметром более 800 мм. Благодаря своей круглой форме сваи более устойчивы к различным нагрузкам. Забивка свай производится по стандартной технологии.

Железобетонные забивные сваи обладают высокой прочностью и поэтому являются наиболее популярными и распространенными.

Соотношение между уровнем промерзания и степенью заглубления опорных элементов

Пучинистые почвы подвержены силам морозного пучения. К таким грунтам относятся глинистые породы, суглинок, пылеватые пески и т.д. За счет высокого содержания влаги земельный массив при минусовой температуре может увеличиваться в объеме до 12%.

В результате на боковые части опорных элементов начинают действовать выдергивающие сваи. Поэтому так важно заглубить сваи ниже точки промерзания.

Узнать точку промерзания можно расчетным путем по формуле:

где:

• Tm – среднемесячная отрицательная температура зимой в конкретном регионе;
• Ko – коэффициент, учитывающий состав почвы.

Параметр для различных геологических условий будет равным:

• глины, суглинки – 0,24;
• пески, супеси – 0,28;
• пески большой крупности – 0,3;
• гравий – 0,35.

Точный расчет глубины промерзания земли под зданием зависит от теплового режима в доме и рассчитывается по формуле:

где Kh – коэффициент промерзания, регламентируемый нормами СНиП.

Железобетонные сваи, залитые на месте: Характеристики

Технические параметры железобетонных свай варьируются в широком диапазоне, что позволяет выбрать оптимальный вариант для конкретного проекта. Характеристики железобетонных конструкций зависят от класса используемого бетона, чем выше класс бетона, тем прочнее будет конструкция.

Одним из ключевых параметров является прочность сваи на сжатие, этот параметр определяет надежность сваи, что влияет как на процесс погружения конструкции, так и на прочностные параметры готового фундамента. Этот параметр зависит от класса бетона и конструкции каркаса.

При выборе железобетонных свай следует также учитывать следующие особенности:

• Морозостойкость, которая обозначается как F.
• Влагостойкость ворса W.
• Вес сваи (строительная единица).

Размеры железобетонных свай обеспечивают возможность создания высокопрочного фундамента при любых условиях строительства.

Как меняется значение в связи с типом опор?

Особенности проведения вычислений и рекомендации по выбору глубины свайного основания изложены в СНиП 2.02.01-83. При этом для разного типа опорных элементов учитывают отдельные нюансы.

Особенности расчета для винтовых столбов

Винтовые стержни заглубляются в почву ниже точки промерзания грунта, как правило, на 15%. При этом лопасти должны быть ввинчены в твердый пласт толщиной, равной не меньше трех диаметрам трубы. На участках, где уровень промерзания незначительный, важно учесть высоту почвенно-растительного слоя.

Для закладывания буронабивных

Для монтажа буронабивных элементов конструкции бурят скважины на глубине залегания тугоплавких пород.
Если почва характеризуется склонностью к пучению, то по технологии на дне шурфа рекомендуется устраивать утрамбованную песчаную подушку высотой не менее 20 см под нижним концом опоры.

Недостатком технологии для частного строительства фундамента с буронабивными сваями является тот факт, что сложно быть уверенным в тугоплавкости пород на назначенной глубине скважины. Поэтому для строительства малоэтажных домов и построек шурфы бурят на 1,5–2 м, что ниже точки промерзания и грунт на этом уровне достаточно уплотнен.

Но на особо зыбких почвах глубина закладывания буронабивных свай может достигать 30 м и более. В этом случае в обязательном порядке перед армированием и заливкой бетона необходимо устраивать в скважине обсадную трубу.

Согласно нормативам, заглубление опорных элементов в тугоплавкие породы должно составлять:

• для крупнообломочных, гравелистых грунтов, а также пылеватых песков – от 50 см;
• для других нескальных грунтов – от 1 м;
• для слоев погребенного торфа – от 2 м.

Для забивных

Технология позволяет устраивать сваи забивным способом на глубине не больше 16 м. В остальных случаях используют составные силовые элементы.

Согласно СНиП, минимальная длина свай – от 3 м, для полых конструкций – от 4 м.

Согласно СП 45.13330.2012 (данные пункты совпадают с СП 45.13330.2017):

п.12.1.4 Дополнительные меры, облегчающие погружение свай и шпунта (подмыв, лидерные скважины и др.), следует применять по согласованию с проектной организацией в случае возможного отказа забиваемых элементов менее 0,2 см или скорости вибропогружения менее 5 см/мин.

Приложение Д. п. Д.4. Забивку свай до проектных отметок следует выполнять, как правило, без применения лидерных скважин и без подмыва путем использования сваебойного оборудования с достаточной для этого энергией удара. Применение лидерных скважин допускается только в тех случаях, когда для погружения свай до проектных отметок требуются несерийные молоты с большой массой ударной части, а также при прорезке сваями просадочных грунтов.

Приложение Л. п. Л.4. Если толщина слоя промерзающего грунта превышает 0,2 м, погружение инвертарной обсадной трубы следует осуществлять в лидерные скважины или в предварительно оттаиваемый грунт. Лидерные скважины рекомендуется проходить бурением или пробивкой. Оттаивание грунта может быть осуществлено с помощью электро или паропрогрева.

Как рассчитать для одноэтажного дома?

Для примера определим, какие сваи нужны для частного домостроения. В ходе расчетов можно узнать, на какую глубину необходимо бурить скважины под фундамент.

Исходные условия:

1. Типовой одноэтажный каркасный дом площадью 6 на 6 м.
2. Вес конструкции – 35 т.
3. Стройка ведется на глинистом грунте с глубиной промерзания – 1,5 м.
4. Средняя высота снежного покрова в регионе – 30 см.

Предварительно выбираем 9 винтовых свай диаметром 108 мм с несущей способностью 5 тонн. Предельная нагрузка такого фундамента позволяет выдержать вес конструкции. Для стержней с таким размером сечения длина может составлять от 1 до 12 м.

Учитывая глубину промерзания и рекомендации, что ствол должен уходить в землю ниже определяющего параметра на 15%, подземная часть сваи будет составлять: 1,5м + 15% = 1,75м.

Принимая во внимание уровень снежного покрова в регионе, предварительно выберем высоту цоколя 0,4 м. Таким образом, для строительства в заданных условиях понадобятся сваи длиной 2,5м.

Все, что необходимо знать об устройстве и возведении свайного фундамента, найдете здесь.

Согласно СП 70.13330.2012:

Для свай и свай-оболочек

6.2.1 Сваи следует забивать молотом на проектную глубину заделки до получения расчетного отказа, но менее 0,2 см от удара, а сваи-оболочки — заглублять вибропогружателем с интенсивностью погружения на последнем этапе не менее 5 см/мин. Если эти требования не могут быть выполнены, необходимо применять подмыв или установку сваи в лидерные скважины с добивкой до расчетного отказа, а для оболочек — применять опережающую разработку грунта ниже ножа или более мощный погружатель.

Опережающую разработку песчаных грунтов следует выполнять на 1-2 м ниже ножа оболочки при условии наличия в ее полости избыточного давления воды, превышающего на 4-5 м уровень поверхностных или подземных вод.

6.2.2 Глубину лидерных скважин следует принимать равной 0,9 заглубления свай в грунт, а диаметр — 0,9 диаметра цилиндрической или 0,8 диагонали призматической сваи, и уточнять по результатам пробной забивки.

6.2.3 Свайные элементы следует погружать в толщу мерзлых грунтов в лидерные скважины.

Непосредственная забивка свай допускается в пластично-мерзлые глинистые или суглинистые грунты, не имеющие твердых включений.

Практическую возможность забивки имеющимся молотом свай и глубину их погружения в вечномерзлый грунт необходимо устанавливать по результатам пробной забивки в конкретных местных условиях.

Погружение свай в предварительно оттаянный грунт допускается при необходимости заглубления их низа в немерзлый грунт сквозь слой сезонного промерзания, а также в толщу твердомерзлого песка.

Как правильно сделать свайно-ленточный фундамент своими руками — пошаговая инструкция

Самостоятельное строительство дома, включая свайно-ленточный фундамент своими руками, предполагает несколько этапов. Пошаговая инструкция представлена ниже.

1. Для начала создается проект, в рамках которого разрабатываются и выполняются чертежи. Делают необходимые расчеты. Рассчитывают нагрузки и вычисляется объем строительных материалов, необходимых для работы.
2. Проводится уборка и очистка площадки под строительство.
3. Происходит разметка территории, определение глубины заложения и разбивка осей.
4. Производится выемка грунта и подготовка поля под размещение свай.
5. Проводится работа с несущими конструкциями: установка свай, изготовление обвязки, работы по армированию, гидроизоляционные и вентиляционные работы.
6. Осуществляется заливка ленты бетоном.
7. Готовится теплоизоляция.

Вслед за проведением этих работ после высыхания смеси можно заниматься установкой настила.

Очистка территории

Подготовка участка под фундамент
Строительная площадка освобождается от мусора, растущих на ней деревьев и кустарника. Крупногабаритный мусор вывозится специальной техникой. Убираются крупные камни. Участок выравнивают.

Глубина заложения

Схема заглубления винтовой сваи
В рамках проекта определяется глубина заложения ленты и свай. Это зависит от выбора фундамента: заглубленный, мелкозаглубленный, незаглубленный.

В свою очередь, вид основания подбирается под тип почвогрунта и характер рельефа.

Поэтому предварительно нужно провести анализ почв, определить, присутствуют ли:

• подземные воды, близко подходящие к поверхности;
• плывуны и подвижные, неустойчивые слои в геологическом разрезе;
• твердые скальные породы.

Также необходимо выяснить характер рельефа и определить перепады высот и наличие складчатых образований. Наряду с определением глубины загонки свай, происходит разметка площадки и разбивка осей.

Разбивка осей

Схема свайного поля
Разметка площадки предполагает расчет ширины ленты, определяется ее глубина. На чертеже обозначается местоположение траншеи, затем она выносится в натуру. Это означает, что ее границы определяются на реальной площадке путем фиксации крайних точек колышками и соединения их веревкой или леской.

По заранее выверенному чертежу выявляется и фиксируется место, где будут ввинчиваться опоры, или буриться колодец, куда пойдет заливка бетона. Наиболее ответственные точки, которые характеризуют фундамент на сваях, находятся в углах строения. От них идет расчет остальных. Заодно с этими работами, определяются зоны прохождения коммуникаций и их захода в пределы строения.

Разбивка осей свайного поля

Как выбрать шаг между сваями

Выбор шага между сваями происходит при разработке проекта путем расчетов и зависит от ряда факторов:

• Характера почвогрунта.
• Типа здания.
• Массы строения.
• Несущей способности фундамента в целом и отдельных его элементов.

Например, дом, построенный из кирпича при одинаковом объеме в 5 раз тяжелее, чем из газобетонных блоков. Соответственно, устройство свайного фундамента для дома из газобетона не представляет больших проблем. Строительство же кирпичного дома требует усиленного основания и увеличения количества опор либо создания опорных площадок под основанием свай. Благодаря этому увеличивается их несущая способность и снижается нагрузка на грунт. В результате повышается эффективность строительной конструкции в целом.

Даже строя дом своими руками, расчет лучше провести вместе со специалистами.

Наиболее часто встречающийся вариант шага между опорами – 2-3 метра при буронабивном способе строительства на сваях.

Выемка грунта

Фундамент со сваями практически всегда требует проведения земельных работ с выемкой грунта. Траншею прокладывают по периметру дома, если необходимо заглублять ленту основания в грунт. В случае, если фундамент на сваях незаглубленный, такие работы проводятся только для выравнивания поверхностного слоя почвы. Если используется технология буровнабивных свай, проводятся буровые работы.

Буровые работы

Свайное поле

Для того, чтобы ленточный фундамент на сваях был выстроен правильно, готовится площадка с осями, установленными в соответствии с расчетами и чертежами. Она представляет собой свайное поле, в рамках которого размечены и определены места установки опорных элементов. Это один из ответственных этапов строительства, особенно если оно ведется своими руками.

Проект свайного поля включает в себя учет следующих переменных:

• Разновидность опорных элементов.
• Количество и размещение свай.
• Наличие подпочвенных вод.
• Расчетные параметры свай, учитывающие различные виды нагрузок.

Установка свай для фундамента

Когда поле подготовлено, наступает этап установки опор. Он проводится в соответствии с видом фундамента на сваях.

Схема монтажа буронабивных свай

Например, буронабивная технология включает в себя:

• Бурение технологических углублений в грунте.
• Укрепление базовой части песком и щебнем.
• Укрепление их асбесто-цементными трубами или подготовка каркаса.
• Армирование углублений.
• Подготовку строительной смеси песка и цемента с добавлением щебня.
• Заливку полученного состава в углубления и перемешивание раствора металлическим прутом для равномерного размещения.

В случае винтовой и погружной технологии на сваи оказывается воздействие с помощью приспособлений и механизмов. Так на винтовую опору надевается монтажный оголовок, который позволяет вручную силами 2-3-х человек завинтить ее в землю.

Установка винтовых свай

При погружном варианте задействуют механизмы, которые загоняют железобетонную сваю в землю. Это производится ударным или вибрационным методом загонки.

Установка погружных свай

Обвязка

Несколько операций проводятся после того, как сваи встали на место. Они относятся к этапу обвязки:

• Подрезка и выравнивание верхней части опор. Иногда, наоборот, приходится нарастить их.

• Соединение их металлическими прутами или балками.
• Связывание балок с арматурой ленты, или заливка бетоном в общий монолит ленты и опор.

Армирование свай и ростверка и заливка фундамента бетоном

Устройство жб ленты на буронабивных сваях
Армирование и вязка арматуры- это процесс укрепления всех элементов фундамента на сваях. Он осуществляется с помощью создания арматурного каркаса опор и ленты на этапе заливки бетона или укрепления железобетонных свай. Как правило, проводится одновременно с изготовлением деревянной опалубки, которая ограничивает фундамент в соответствии с заложенными в проект размерами.

После заливки цементный материал должен высохнуть. Для равномерности высыхания и снятия напряжений в течение нескольких дней бетонный состав периодически поливают водой.

Гидроизоляция и вентиляция

Особенность технологии устройства фундамента на сваях заключается в том, что необходимо провести гидроизоляционные мероприятия. Это нетрудно проделать своими руками.

В защите от проникновения влаги нуждаются как опорные конструкции, так и ленточная часть фундамента. Бетон впитывает воду и может разрушаться под её воздействием.

Гидроизоляция ростверка

Материалы, которые спасают его от такой опасности:

• Рубероид.
• Различные виды мастики- битумной и полимерной.
• Горячий гудрон.
• Пропиточные специальные составы.

Для того, чтобы влага не концентрировалась внутри пространства фундамента, делаются вентиляционные отверстия в ленте. Они обеспечивают проветривание и просушку.

Вентиляционные отверстия в ленте

Теплоизоляция

Свайно-ленточный фундамент предполагает проведение утепления. Это особенно важно, если дом построен в условиях нестабильных грунтов и близких к поверхности почвенных вод.

Применяются различные виды теплоизолятора:

• Пеноплекс.
• Жидкий пенополиуретан.
• Другие материалы.

Ими выкладывают ростверк с наружной и внутренней стороны. Для утепления используют также внешние панели для фасадной отделки, отделочные материалы разной фактуры. Они защищают дом от ветра и непогоды.

Утепление пеноплексом

Глубина заложения

В данном случае глубина заложения имеет двойное значение, поскольку сваи и лента погружаются на разные уровни.

Глубина погружения свай зависит от свойств грунта и определяется уровнем залегания плотных слоев.

Ленту погружают на относительно малую глубину — около 30-40 см, что с учетом толщины слоя засыпки определяет глубину траншеи в 50-70 см.

Цифры приведены условно, это средние значения, которые встречаются чаще всего.

Для производства работ необходимо привлечь грамотных специалистов, которые произведут обследование участка, рассчитают параметры основания и дадут точные значения уровня погружения всех элементов.

Бетонные сваи: преимущества и недостатки

Забивка железобетонных свай позволяет проходить через рыхлые грунты и достигать определенных слоев с достаточной прочностью. Преимущества и недостатки продукта были установлены практическим путем.

К преимуществам железобетонных свай относятся:

• Срок службы конструкции, если монтажные работы выполнены правильно и проверен тип сваи, составляет 90 лет и более.
• Высокопрочные опоры, сваи с внутренним арматурным каркасом могут выдержать нагрузку многоэтажного здания.
• Устойчивость, сваи максимально соприкасаются с грунтом, что обеспечивает повышенную устойчивость.
• Установка при любых условиях.

К недостаткам этого материала относятся массивность конструкции и необходимость использования больших машин.

Содержание

1. Общее описание
2. Срок службы свайного фундамента
3. Типы свайного фундамента, материалы и особенности
4. Технология сооружения свайного фундамента

Общее описание свайного фундамента

Свайный фундамент относится к фундаментам глубокого заложения – передача нагрузки на основание происходит не только по подошве, но и по боковым граням сваи, что происходит за счет трения и сцепления с грунтом основания. Устройство такого фундамента – довольно сложный процесс, требующий значительных трудозатрат, а также применения специальных технологий, оборудования и механизмов. Проектировать свайный фундамент целесообразно в случаях, если:

• строительный участок имеет сложные геологические условия;
• несущая способность основания недостаточна для устройства фундаментов мелкого заложения – ленточных, столбчатых или плитных.

К сложным горно-геологическим условиям можно отнести такие типы сжимаемых оснований: просадочные, насыпные или пучинистые грунты, а также условия вечной мерзлоты, болотистую местность. Свайный фундамент менее подвержен деформациям, связанным с изменениями характеристик грунтов при их намокании, проседании, сдвиге геологических слоев. Такой тип фундамента является более стабильным, он менее подвержен перемещениям при нагрузке, осадке и крену.

Необходимость устройства свайного фундамента также может возникнуть, если грунты основания имеют низкую несущую способность. При выполнении расчета, может оказаться, что площади подошвы плитного фундамента недостаточно или плита требуемых размеров значительно выступает за контур здания. Свайный фундамент в подобном случае позволит использовать в качестве основания нижележащие слои.

Срок службы

Долговечность свайного фундамента зависит от материала, из которого выполнены сваи, а также условий их работы. В большинстве случаев расчетный срок службы такого основания составляет 50-100 лет. Более долговечными являются железобетонные сваи. Металлические и деревянные сваи имеют меньший срок службы и требуют дополнительной обработки. Точный срок службы должен определяться для каждого типа свай и конкретных условий среды. При этом следует учитывать опыт проектирования и строительства в условиях конкретной местности.

Типы свайного фундамента, материалы и особенности

Фундаменты данного типа могут иметь различную конфигурацию, сваи выполняться из разных материалов и отличаться формой.

Компоновка свайного фундамента

По конструктивному решению свайный фундамент может быть представлен:

• одиночными сваями;
• свайными кустами;
• свайными лентами;
• свайными полями.

Одиночные сваи, как правило, используются в качестве фундаментов под колонны и стойки, нагрузка на которые не достигает больших значений. Такая конструкция фундамента может применяться для опор линий электропередач, а также других мачтовых или башенных конструкций, возводимых на нестабильных, слабонесущих грунтах.

Свайные кусты представляют собой несколько забитых неподалеку друг от друга свай, объединенных вышележащей конструкцией – ростверком. Как и одиночные сваи, кусты являются фундаментами под колонны. Но надежность и несущая способность такого фундамента будет значительно выше, чем у одиночной сваи. Для любого конструктивного решения свайного фундамента справедливо минимальное расстояние между сваями – оно не должно быть меньше трех условных диаметров сечения сваи.

Свайные ленты обычно устраиваются в качестве фундаментов для стен. Сваи забиваются в один или несколько рядов, образуя вытянутые ленты. В таком случае применяется ростверк балочного типа.

Свайные поля проектируются в качестве фундаментов для многоэтажных зданий, а также сооружений, передающих значительную нагрузку основанию. Отличительная особенность свайного поля – расположение свай под всем зданием и устройство общего плитного ростверка, повторяющего контур здания.

Можно провести аналогию между конструктивным решением и компоновкой фундаментов мелкого заложения и свайными: одиночные сваи и кусты соответствуют столбчатым фундаментам; ленты свай – ленточным, свайные поля – плитным фундаментам.

Ростверки

Ростверк – элемент свайного фундамента, обеспечивающий совместную работу группы свай. Устраивается для свайных кустов, лент, полей. По способу взаимодействия с грунтом ростверк может быть низкий или высокий.

Img Photo by Random Sky on Unsplash

Низкий ростверк погружен в грунт, при его проектировании действуют те же принципы, что и при проектировании фундаментов мелкого заложения. Основные из них: низ ростверка должен находиться ниже глубины промерзания грунта, также требуется обеспечить гидроизоляцию фундамента. Главная особенность низкого ростверка – нагрузка от вышележащих конструкций передается основанию не только по поверхностям свай, но и по подошве ростверка. Его можно рассматривать как фундамент мелкого заложения и учитывать при расчете.

Высокий ростверк устраивается выше уровня планировки, таким образом, он не соприкасается с грунтом. Это решение рекомендуется применять для болотистой местности, а также на основаниях с повышенным уровнем грунтовых вод.

Сваи-стойки и висячие сваи – отличия, особенности

По способу взаимодействия с грунтом сваи можно разделить на:

• висячие сваи;
• сваи-стойки.

Висячие сваи передают нагрузку на основание за счет сил трения и сцепления, возникающих между боковыми поверхностями сваи и грунтом основания. Для такого решения фундамента требуется расчет осадок, так как сваи располагаются в сжимаемом грунте в свободном состоянии, не связаны с прочными инженерно-геологическими слоями основания. Висячие сваи применятся в тех случаях, когда в ходе инженерных изысканий на строительном участке на доступной глубине не были обнаружены грунты, которые могли бы стать опорным слоем для свай-стоек.

Сваи-стойки передают нагрузку от здания на прочный несжимаемый слой основания, который служит опорой для них. Задача сваи-стойки – пройти ненадежные верхние слои грунта и обеспечить опирание фундамента на нижележащие слои, если они обладают требуемой несущей способностью. Классическим случаем устройства свай-стоек является геологическая ситуация, при которой под слабонесущим сжимаемым верхним слоем грунта находится прочный слой, представленный, к примеру, скальным грунтом. Нередко такой тип фундамента устраивается для насыпных оснований: сваи проходят насыпной слой грунта и достигают нижележащего целика, представленного плотным суглинком естественного происхождения.

Грунты, которые могут являться несущим слоем для свай-стоек:

• скальные;
• крупнообломочные;
• плотные глинистые.

При расчетах фундаментов на сваях-стойках в большинстве случаев пренебрегают силами трения по боковым поверхностям сваи. Необходимо обеспечить прочность сваи: по типу работы под нагрузкой данный тип свай напоминает колонны. В большинстве случаев, необходим только расчет прочности свай; расчет по деформациям – осадке фундамента, не требуется. Этот факт также является характерной особенностью данного вида свайного фундамента.

Способы погружения свай в грунт

Ввиду большого разнообразия конструктивных и технологических решений устройства свайного фундамента, существует множество способов установки свай в проектное положение. Основные из них:

• забивные;
• набивные;
• буровые;
• винтовые.

Эти способы можно условно разделить на две категории: с выемкой грунта и без. Забивные и набивные сваи устраиваются без выемки грунта, буровые и винтовые – с выемкой.

Забивные сваи

Забивные сваи погружаются в грунт при помощи дизель-молотов, вибропогружателей, вибровдавливателей и других подобных механизмов. В основном, забивные сваи изготавливаются из железобетона, имеют довольно большое поперечное сечение. Длина забивных свай зависит от площади поперечного сечения. Наиболее распространены сваи сечением от 300х300 до 500х500, длина которых составляет от 3 до 14м. Предусмотрена возможность устройства составных свай большей длины.

Преимущества способа:

• относительная простота выполнения работ;
• не требуются вспомогательные земляные работы;
• возможность проведения работ в зимнее время;
• не производится бетонирование свай в грунте.

Недостатки:

• создание вибрации, которая может нарушить фундаменты соседних строений;
• перерасход арматуры, так как требуется, чтобы свая выдерживала транспортные и монтажные нагрузки;
• значительный процент сломанных и недобитых свай.

Для установки забивной сваи в вертикальное положение используется специальный механизм – копер. Забивание свай, чаще всего, производится при помощи гидромолота. Погружение сваи происходит до требуемой глубины, может быть остановлено, если отказ сваи – расстояние, на которое она погрузилась за один удар, будет меньше заданного значения.

Набивные и буровые сваи

Устраиваются в шурфах, пробитых при помощи извлекаемой сваи или инвентарной трубы (болванки). Полученная скважина заполняется бетонной смесью. Скважины буронабивных свай выполняются при помощи установок шнекового бурения, погружения извлекаемых и не извлекаемых обсадных труб. Диаметр свай данного типа составляет 0,5-1,2 м, длина – до 25м.

Преимущества способа:

• не требуется доставка габаритных сборных элементов на строительную площадку;
• оптимальное использование арматуры;
• возможность устройства наклонных свай, а также свай с расширяющейся пятой.

Недостатки:

• низкая скорость выполнения работ за счет наличия дополнительных операций;
• сложный процесс бетонирования;
• набивные сваи не рекомендуется устраивать в грунтах, имеющих агрессивную к бетону среду.

Буровые инъекционные сваи могут успешно применяться при реконструкции ветхих строений. Такой метод не создает вибрацию, бурение можно проводить в непосредственной близости от постройки. Пробуренная скважина заполняется специальным раствором. Такой метод применялся для реконструкции исторических зданий, построенных на деревянном свайном фундаменте.

Винтовые сваи

Устройство винтовых свай является частным случаем буровых свай. Отличительная особенность метода – материал и форма самой сваи. Винтовые сваи изготавливают из металла, на их конце выполнены специальные лопасти, обеспечивающие возможность ввинчивания сваи, а также большую площадь трения и опорную пяту. Длина таких свай может достигать 12м. Винтовые сваи часто применятся для усадебного строительства на болотистой местности или на слабых, нестабильных грунтах.

Преимущество способа:

• сравнительно простая и быстрая технология монтажа;
• возможность проведения работ в зимнее время;
• хорошее сопротивление осадке и выдергиванию фундамента.

К недостаткам буровых свай следует отнести необходимость тщательной антикоррозионной обработки. Сваи необходимо ввинчивать аккуратно, чтобы не повредить защитный слой.

Материал свай

В зависимости от технологии монтажа и условий площадки, для выполнения свай могут применяться следующие материалы:

• сборный железобетон – для забивных свай;
• монолитный железобетон – для набивных, буровых
• цементные растворы – для буровых инъекционных;
• древесина – для забивных;
• металл – винтовых, забивных свай.

Сваи из сборного железобетона изготавливаются на специализированных предприятиях по типовым каталогам и сериям. За счет правильной технологии твердения, бетон таких свай имеет большую прочность, меньше подвержен разрушению в агрессивных средах.

Монолитный железобетон применяется для заполнения пробуренных или продавленных скважин. Технология правильного бетонирования таких свай довольно сложная: необходимо подавать бетонную смесь на значительную глубину, предотвращая ее падение с большой высоты, иначе бетон расслоится. Инъекционные растворы имеют мелкий наполнитель, в них добавляется значительное количество модификаторов для лучшего заполнения глубоких скважин небольшого диаметра.

Деревянные сваи применяют для временных построек в тех регионах, где дерево является доступным распространенным материалом. Для таких свай требуется дополнительная обработка составами, предотвращающими гниение материала.

Забивные сваи могут выполняться из стали, как из прокатных профилей, так и в виде составных сечений. Наиболее распространены винтовые металлические сваи.

Сечения свай

Сваи могут иметь следующие формы поперечного сечения:

• прямоугольное, квадратное;
• тавровое, двутавровое;
• круглое.

Железобетонные забивные сваи-стойки имеют, в основном, прямоугольное сечение. Висячие сваи могут проектироваться таврового и двутаврового сечения для обеспечения большей площади боковой поверхности. Такое сечение обеспечивает большую жесткость и прочность на изгиб. Буровые сваи имеют круглое сечение.

По типу продольного сечения, сваи разделяются на:

• прямоугольные (призматические);
• пирамидальные;
• трапециевидные;
• с расширенной пятой.

Последние три типа лучшим образом подходят для устройства висячих свайных фундаментов в сжимаемом основании.

Технология

Каждое конкретное решение свайного фундамента имеет свою технологию монтажа. В общем виде устройство свайного фундамента производится в следующей последовательности.

1. Подготовительные работы. Горизонтальная планировка участка, выноска в натуру осей, разметка местоположения свай.
2. Погружение свай в грунт. Производится согласно технологии для конкретного типа свай.
3. Обрубка концов недобитых свай, устройство свайного ростверка.

Технология устройства свайного фундамента для каждого типа свай описана выше. Следует отметить, что при выборе способа монтажа следует руководствоваться не только экономической целесообразностью, но и опытом проектирования в каждом регионе строительства. Местные проектные институты разработали типовые технологические карты, в которых содержится полная информация по технологии производства работ, составлены графики работы, а также спецификации требуемых машин, механизмов, оборудования и материалов.

Свайный фундамент может стать единственным приемлемым решением для слабонесущих грунтов и сложных геологических условий. В остальных случаях следует руководствоваться принципами экономической и технологической целесообразности. Устройство свайного фундамента может потребоваться для высотных зданий, ответственных или уникальных объектов. Такое решение позволяет повысить надежность основы постройки, предотвратить нежелательные деформации и перемещения.

Несмотря на технологическую сложность, в ряде случаев устройство свайного фундамента может быть экономически оправдано. Устройство свайного фундамента не требует больших объемов земляных и бетонных работ, возведение можно проводить в зимнее время без дополнительных мероприятий. Применение свай может сократить срок выполнения работ. Яркий тому пример – возведение фундаментов коттеджей с применением металлических винтовых свай.

К преимуществам свайного фундамента следует отнести:

• возможность устройства в особых геологических и климатических условиях;
• высокая надежность и стабильность фундамента;
• небольшой объем земляных и бетонных работ;
• большое количество разнообразных конструктивных и технологических решений.

Однако свайный фундамент имеет ряд недостатков, связанных в основном со сложностью технологии возведения. Среди них:

• потребность в специальных машинах и механизмах;
• требуется квалифицированный персонал;
• существует значительная вероятность возникновения непредвиденных трудностей на стадии возведения.

Также следует отметить, что в большинстве случаев стоимость свайного фундамента будет выше, чем аналогичных фундаментов мелкого заложения.

Если на участке будущего строительства здания обнаружен нестойкий грунт, то обычные фундаменты в виде железобетонного ленточного основания лучше не использовать. Чтобы создать устойчивую опору дому, ленту по технологии надо сильно заглублять. Это означает увеличение затрат на бетон и объёмов земляных работ. Намного рациональнее скомбинировать ленточный и свайный фундамент. Данный тип фундамента собрал в себе лучшие характеристики свай и ленточного основания.

Лента обладает самым удачным соотношением экономичности, высокой несущей способности и простоты.

Ленточный фундамент можно совмещать с другими типами опорных сооружений. В результате значительно увеличиваются несущие качества конструкции и расширяется область применения.

Один из вариантов самого удачного соединения – это свайно-ленточное основание. Такое обустройство фундамента решает многие проблемы с устойчивостью опоры и позволяет применять его на сложных грунтах.

↑ СЛФ – что это?

Свайно-ленточный фундамент (СЛФ) – это опорная конструкция, которая состоит из свайной системы, где сваи погружаются в землю до плотных пластов. Опоры-сваи обвязываются бетонной лентой. Ленточное основание принимает на себя нагрузку от всей постройки, и она равномерно распределяется между почвой и сваями.

Главное отличие свайно-ленточного основания от остальных типов свайных фундаментов в том, что СЛФ – это единая конструкция-монолит, объединяющая в себе одновременно ростверк и сваи.

Такая конструкции обеспечивает основанию сооружения высокую надёжность и большую несущую способность. Единый армированный каркас в монолитном бетонном растворе нагрузку по всему объёму основания распределяет равномерно.

1 – армированный каркас, 2 – сваи асбестоцементные, 3 – лента из бетона,

4 – технические выводы, 5 – гидроизоляционный слой, 6 – вентиляционные хода

Стоит отметить, что для этого типа фундамента применяется мелкозаглубленное ленточное основание. А вот сваи ввинчиваются ниже уровня промерзания почвы для обеспечения неподвижности и прочности опоры.

Сваи и лента между собой жёстко связаны, они образуют неразделимую прочную опору для постройки.

Связывает сваи и ленту арматурный пояс, так как он представлен единой системой. Если применяются погружные или винтовые сваи, то армопояс жёстко приваривается к ним.

↑ Плюсы и минусы СЛФ

К преимуществам СЛФ относятся:

1. Использование фундамента на проблемных почвах.
2. Фундамент высокоустойчив к воздействиям почвы — небольшим подвижкам, зимнему пучению.
3. Буронабивные сваи, например, можно создать прямо на строительной площадке, что позволит существенно снизить траты на покупку, доставку и вбивание свай в грунт.
4. Использование СЛФ позволяет воздвигать здания на участках, где наблюдается высокий уровень почвенных вод.
5. Высокие темпы строительства.

Есть и минусы:

• Перед работой проводится тщательное обследование участка, чтобы определить высоту залегания почвенных вод, узнать состав грунта и т.п.
• С таким фундаментом не получится создать цокольное помещение либо подвал.
• Нужно качественно утеплять пол первого этажа, который уложен по грунту.
• С СЛФ нельзя построить многоэтажный дом.
• Сваи нужно качественно изолировать гидроизоляцией. В особенности, когда используются стальные или деревянные опоры.

Многие минусы зависят от характеристик почвы на участке. И к минусам фундамента их не стоит относить.

↑ Область применения СЛФ

Свайно-ленточное основание подходит для возведения частных домов в один-два этажа.

Крупные многоэтажные сооружения, которые обладают очень большим весом, нуждаются в более прочном основании. Для таких построек увеличивают размеры свай и становится не востребованной несущая способность ленточного фундамента. Для массивных сооружений применяют похожий фундамент: свайно-ростверковый.

Строение у двух этих типов основания схожи, но путать их нельзя. У СЛФ нагрузка разделяется равномерно между сваями и лентой. У свайно- ростверкового основания сваи являются несущими элементами, а распределяет и передаёт нагрузку ростверк.

Особенностью свайно-ленточного основания является то, что этот фундамент можно использовать на неплотных слабых почвах, как на склонах, так и в низине, когда на участках крупные земляные работы вести невозможно. В таких ситуациях главенствующим фактором становится не состав почвы, а форма рельефа, которая и диктует свои условия выбора фундамента.

Если возвышенность с большим уклоном, то благодаря разной высоте свай дом на ростверке «виснет» в воздухе, как бы игнорирует сложный рельеф участка.

Свайно-ленточный фундамент применим на грунтах разных типов, в том числе сложных и проблемных:

• с высоким уровнем почвенных вод;
• рыхлых;
• пучинистых;
• слоистых и имеющих сложный состав грунта;
• со множественными прослойками, несущие воду.

↑ Разновидности свайно-ленточных оснований

СЛФ различают по типу свай, которые были использованы в связке с ленточным основанием.

1. Винтовой фундамент. Сваи представлены в виде заострённой металлической трубы с приваренными или литыми в нижней части лопастями. В землю их погружают по принципу ввинчивания шурупа. Применение винта-сваи позволяет вести работы вручную, и когда рядом со стройплощадкой расположены возведённые строения.
2. Буронабивное основание. Сваи заливают сразу на площадке. Под залив бетоном подготавливают скважину с учётом требуемой глубины. В скважину опускают арматурный пояс и водонепроницаемую опалубку (используют асбоцементные либо полиэтиленовые трубы). Если почва позволяет, то в качестве опалубки можно использовать стены скважины.
3. Погружное основание. Устанавливают готовые сваи. Они забиваются при помощи спецтехники на необходимую глубину. Работы нельзя провести, если рядом находятся постройки или на участок нет возможности подъехать спецтехнике.

Также есть разные способы погружения и ленточного основания:

• Заглубленный. Используют при возведении массивных зданий. Траншею под основание роют ниже глубины промерзания земли. Это требует отсутствия грунтовых вод и больших объёмов работ по выемке земли. Вариант применяется крайне редко из-за нецелесообразности устанавливать дополнительные опоры.
• Мелкозаглубленный. Самый используемый застройщиками вариант. В основном лента погружается на глубину 30 сантиметров, когда цоколь открыт на 50 сантиметров. Объёмы земляных работ небольшие, но понадобится точный расчёт уровня водоносного слоя и наличия сезонных подвижек.
• Незаглубленный. Это свайно-ростверковый фундамент. На пучинистые почвы опирать ленточное основание бессмысленно, т. к. нагрузки в таких обстоятельствах приобретают максимальное значение. Ленточный фундамент обычно поднимается над нулевой точкой, и он перестаёт выполнять функцию опорной конструкции, а остаётся только посредником между зданием и сваями.

На практике обычно применяют мелкозаглубленную ленту с буронабивными сваями.

Преимущества этого варианта:

• земляных работ по минимуму;
• можно работы выполнять без пригона на участок специальной техники;
• элементы конструкции фундамента изготавливаются сразу на площадке, что удешевляет стоимость постройки;
• можно работы выполнить с 2-3 помощниками, без привлечения дорогостоящих мастеров.

Важно! Обследование участка и геологическое обоснование работ придётся выполнить в полном объёме.

↑ Конструкция СЛФ

Конструкция этого типа основания состоит из свай, которые установлены по центральной оси ленточного фундамента с определённым шагом. Арматурный пояс ленты жёстко связан с армокаркасом свай, все элементы образуют единую механическую систему.

Возведение ленты проводится по стандартным правилам. Исключение – наличие дополнительных элементов армокаркаса.

Работы проводятся в два этапа:

1. Возведение свай.
2. Заливка и выдержка ленточного основания.

Совмещать или выполнять одновременно два этапа получается не всегда. Но при одновременной заливке всех элементов фундамента можно достичь максимальной прочности и монолитности конструкции.

↑ Глубина заложения СЛФ

При обустройстве свайно-ленточного основания глубина закладки особенно важна: ведь лента и сваи будут погружаться в грунт на разную глубину.

Глубина погружения свайных опор зависит от характеристик почвы и её определяют по уровню нахождения плотных пластов.

Ленточное основание погружается на небольшую глубину — 30-40 см. Если учесть толщину слоя засыпки, то глубина траншеи будет в диапазоне от 50 до 70 см.

Это средние значения, которые применяются застройщиками.

Чтобы здание на СЛФ простояло не меньше 100 лет, нужно обследовать участок перед работами. Для этого надо привлечь опытных специалистов, которые проведут расчёт параметров фундамента и предоставят точные значения, на которые надо погружать все элементы конструкции.

↑ Выбор шага между сваями

Сразу укажем, что самостоятельно рассчитать шаг сложно. Если нет возможности нанять специалиста для расчётов, то надо воспользоваться в интернете онлайн калькуляторами. Причём, сделать это надо на 2-3 сайтах. Так с максимальной точностью можно определить количество свай и шаг между ними.

Определение дистанции между сваями выполняется с учётом веса сооружения, несущей способности и ленты, и свай, характеристик грунта и других факторов.

Все эти данные сопоставляются, и вы получаете ответ!

На практике самый распространённый вариант – это шаг в 2-3 метра (если применяются буронабивные сваи).

Похожие значения выдают как самостоятельные расчёты, так и онлайн-калькуляторы. Если шаг увеличивать, то это вызывает перенос нагрузки на ленточное основание. А это, в свою очередь, провоцирует оседание и начало деформации бетонной ленты.

↑ Пошаговая инструкция по созданию мелкозаглубленного свайно-ленточного основания

Основная схема работ по возведению МЗЛФ:

1. Подготовительные работы на участке: удаление дернины (верхнего слоя почвы), разметка.
2. Земляные работы: рытьё траншеи.
3. Монтаж свай.
4. Укладка подушки из песка.
5. Возведение опалубки.
6. Монтаж арматурного пояса, фиксация его со сваями.
7. Залив бетонного раствора, выдержка.
8. Завершающие работы — утепление основания, гидроизоляция, залив раствором отмостки и т.д.

Это схема для фундамента с забивными свайными опорами, для остальных видов свай делают соответствующие поправки.

↑ Разметка и вбивание (ввинчивание) свай

После подготовки траншеи выполняется разметка свайного поля на участке. Первые точки конструкции располагают по углам. Остальное количество свай размещают согласно проекту равномерно по сторонам периметра.

Когда разметка завершена, погружают сваи на вычисленную глубину.

Для этого применяют специальную технику. Строительный копр в ходе работы создаёт сильную вибрацию при погружении сваи. Если поблизости находятся другие постройки, то выполнять погружение опасно. Дело в том, что подвижки грунта способны вызвать резкую осадку этих домов.

↑ Обвязка свай

Процесс обвязки по шагам:

1. Подрез верхушек свай, чтобы образовалась ровная горизонтальная поверхность. Если необходимо, то сваи наращиваются до нужного размера.
2. Металлическими балками сваи соединяют по верхним точкам.
3. Балки фиксируются с арматурным каркасом ленточного основания.

В зависимости от выбранного типа свай процесс может отличаться. К примеру, буронабивные сваи соединяют с армкаркасом и лентой, и бетонной заливкой в общую монолитную конструкцию.

↑ Установка опалубки

Опалубку собирают поближе к траншее, тогда не придётся перемещать тяжёлые щиты. Опалубку чаще всего сооружают из обрезных досок 2,5-4 мм.

Правила для опалубки:

1. Чем лента будет выше и шире, тем надо толще доски.
2. Ширина опалубочного щита должна на 5-10 см превышать высоту заливки.
3. Щиты должны быть максимально плотными, без щелей, иначе станет протекать бетон.
4. Снаружи опалубка укрепляется упорами наклонными и вертикальными, внутри она фиксируется поперечными распорками.

↑ Армирование основания

С помощью армирования можно повысить прочность бетонных сооружений на разрыв. Арматурный каркас создаётся с таким расчётом, чтобы горизонтальная (рабочая) арматура находилась под поверхностью бетонного раствора на расстоянии 2-5 см.

Арматурный каркас изготавливается в виде пространственной решётки, которая состоит из горизонтальных оребренных арматурин толщиной 10-12 мм и вспомогательных гладких стержней, обустроенных в виде хомутов.

Вертикальные стержни нужны лишь до момента заливки, потом они просто остаются в бетонном массиве.

С помощью метода вязки мягкой стальной проволокой соединяют арматурные стержни. Соединение получится достаточно надёжным и прочным.

↑ Заливка бетонного раствора

Заливать бетон нужно максимально оперативно, желательно за один раз. Недопустимо делать перерыв больше суток, так как раннее залитый бетон начинает схватываться, делая невозможной дальнейшую заливку.

Иначе понадобится ждать до окончательного засыхания бетона и потом продолжать работы.

Но надо понимать, что монолитом такое основание уже не будет.

Бетон льют в разные точки, и сразу же равномерно распределяют по длине ленты.

Надо заблаговременно предусмотреть места подхода и приготовить гибкий лоток, направляющий поток раствора в необходимые точки.

После заливки бетон обязательно утрамбовывают вибромашиной или штыкуют лопатой, «выгоняя» пузырьки воздуха из бетона.

Залитая бетоном лента накрывается полиэтиленом от дождя и палящего солнца. Для выравнивания внутренней и наружной влажности и снятия напряжений необходимо первые 3 дня поливать ленту водой каждые четыре часа. Затем орошают ленту 3 раза в день в течение одной недели.

Опалубку после заливки убирают через 10 дней. Полностью бетон высохнет через 28 дней.

↑ Гидроизоляция и утепление

Когда бетон застынет, ленту покрывают гидроизоляцией. Также чаще всего ленточное основание и утепляют.

Гидроизоляция наносится на поверхность фундамента. В качестве гидроизолятора применяют:

• рубероид;
• горячий гудрон;
• пропитки;
• битумную мастику.

Строители используют проверенные решения и наносят битумную мастику, особо не доверяя рекламируемым производителями пропиткам.

Если грунты пучинистые и влажные, то утепляют фундамент в обязательном порядке. Можно, например, применить жидкий пенополиуретан. Изолятор создаёт полностью водоустойчивый и герметичный слой.

↑ Заключение

Готовясь возводить жилое здание со свайно-ленточным фундаментом, нужно заранее запланировать немалые траты на отопление. Или сразу закладывать в смету и проект утепление цокольно-фундаментной конструкции здания.

Для утепления использовать можно влагостойкий утеплитель для стен и последующую их облицовку. В таком доме точно зимой будет тепло.

По периметру постройки обустраивают фальш-стенку, которая закрывает сваи и предотвращает сквозняки между ними. Приобретают для этой цели профлист или фасадные отделочные панели. А также можно использовать варианты подороже – декоративный кирпич и клинкерную плитку.

Применение свайно-ленточного основания расширяет возможности стандартной ленты. Но требует проведения гидрогеологического исследования участка будущего строительства.

Для создания проекта фундамента стоит привлечь грамотных специалистов, самодеятельность при создании проекта СЛФ крайне опасна.

Если неправильно выполнить расчёты, то здание долго не прослужит. Если грамотно использовать возможности свай и ленты, то даже на сложных почвах можно возвести дом, который простоит без ремонта фундамента несколько десятилетий.