Зачем применяют железобетонные сваи для фундамента здания?

Свайное поле – описание, расчет, строительство. Фундамент на свайном поле состоит из свай, которые предварительно забивают в землю и ростверка из железобетона – сплошной ж/б плиты или ленты, которая соответствует по формам и размеру конфигурации будущего строения.

Коротко о свайном поле

Свайное поле – это составная часть любого фундамента на сваях – винтового, железобетонного или буронабивного. После того, как будет проведена обвязка отдельно расположенных свай при помощи ростверка, свайное поле можно использовать как основание при строительстве промышленных и жилых помещений, а также гидротехнических и инженерных сооружений.

Ростверк и сваи в таком типе фундаменте выполняют сразу две функции – ростверк объединяет опоры, чтобы получилась монолитная конструкция и равномерно распределяет нагрузку массы здания между общим числом свай, делает их устойчивее и увеличивает уровень сопротивления. Элементы свайного поля требуется для переноса нагрузки общего веса строения на почву, в которой находится опорная часть. За счет того, что они находятся на глубине от 3 до 14 метров, вес сооружения переносится на высокоплотную, устойчивую и глубинную почву, а это очень важно при строительстве на проблемных участках земли.

Важно! Строительство здания осуществляется после того, как сваи будут обвязаны, так как используемый для этих целей ростверк является несущей поверхностью для кладки стен.

Способы размещения свай в фундаменте

По форме ростверка и спроектированной нагрузке сваи могут быть расположены таким образом:

  • В виде куста – это совокупность малого количества свай, которые компактно расположены рядом. В таком случае ростверк будет иметь соотношение сторон не больше, чем 1 к 5. При такой компоновке можно устанавливать колонны или единичные высокие конструкции (стойку, дымовую трубу).
  • В виде полосы – требуется, если у вас вытянутый и протяженный фундамент, который делают под набережные, длинные стены и проч.
  • В виде свайного поля – полностью отличается от предыдущих видов, так как состоит из большого количества свай, к примеру, при строительстве и сооружении на ростверке в виде плиты, под опорами моста и на прочих сплошных фундаментах.

Классификация свай

По методу погружения в грунт:

Сравнительная схема 4 видов свай

  • 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:

Сравнение свай 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.

Виды конструкций

Монолитные сваи, как правило, изготавливают прямоугольной или квадратной формы, размеры сечения от 20 до 40 см. Также производят и квадратные сваи, у которых есть полость с сечением 25×25 см или 30×30 см. Толщина стенок на самом узком месте у таких опор не должна быть меньше 40 мм.

Бетонная заливка укрепляется вдоль стальной арматурой, а на поперечном укреплении используют низкоуглеродистую проволоку толщиной не менее 5 мм.

к оглавлению ↑

Шпунтовые сваи

Этот вид железобетонных свай необходимо забить в грунт с большой силой помощью молота. Вокруг обычных опор после погружения образуется очень плотный слой земли, который препятствует забиванию других элементов фундамента рядом. Поэтому при их монтаже расстояние между ними должно быть не меньше, чем диаметр самого стержня.

Шпунтовые опоры по технологии необходимо забивать вплотную друг к другу, поэтому используются они крайне редко.

Когда шпунтовые стойки поднимаются на копер, нужно следить за тем, чтобы не возникал прогиб конструкций. Если это происходит, то используют подъемный механизм.

Читайте также:  Использование древесных материалов в интерьере квартиры

Шпунтовые железобетонные опоры погружают в грунт с помощью различных наголовников, которые идут в комплекте со сваепогружающими машинами. Также могут использоваться наголовники-уловители.

После того, как в грунт забивают шпунтовые сваи, приступают к погружению анкерных. По всей протяженности фундамента на шпунтовые сваи крепят пояс из швеллера, к которому устанавливают тяги, идущие от стержней-анкеров.

На устройстве тяги нужно предусмотреть винтовые приспособления, которые предназначены для равномерного натяжения анкеров под газобетон.

к оглавлению ↑

Назначение и виды

Свайный тип фундамента используется при строительстве жилых и промышленных зданий, применим иногда даже при возведении многоэтажек. Основание дает возможность и сэкономить, например, на подвалах.

Основными факторами, при которых принимается решение о строительстве свайного фундамента, считаются:

  • Слабый поверхностный грунт, содержащий перегной, торф, песок.
  • Большой объем воды в грунте или, простыми словами, «плывун».
  • Высокая плотность почвы. В случае со сваями уменьшаются земляные работы, не нужно копать большой котлован, нанимать транспорт и т. д.

Планируя применять сваи, нужно учитывать, что такой фундамент тоже бывает нескольких разновидностей. Например, свайно-ростверковый, свайно-ленточный, свайно-винтовой. При этом положительные стороны есть у каждого, впрочем, как и отрицательные.

Свайно-ростверковый вариант

Является распространенным типом и при этом относительно недорогим вариантом при монтаже. Преимущества следующие:

  • возведение практически на любом грунте;
  • повышенная устойчивость и несущие способности;
  • экономия средств (нет нужды применять готовый раствор, можно сделать его самостоятельно);
  • равномерная усадка, благодаря монолитности основания;
  • отсутствие необходимости в предварительных работах по подготовке участка, например, разравнивании и других;
  • естественная вентиляция нижней части здания, что уменьшает влажность, убирает лишний конденсат и в итоге препятствует распространению грибка и плесени;
  • безопасность (например, риск затопления при паводках намного ниже);
  • быстрый монтаж.

Строительство свайного фундамента требует точности при расчетах и соблюдения правильной технологии. В случае нарушений, например, при перегрузке, здание разрушится полностью.

Кроме того, из недостатков выделяют:

  • отсутствие возможности построить такое основание, если грунт каменистый;
  • сложность строительства при горизонтальном смещении почвы;
  • стоимость превышает другие разновидности свайного фундамента;
  • обустроить подвал не получится.

Винтовой фундамент

Подобная конструкция используется достаточно давно. Поэтому положительные и отрицательные стороны устройства такой основы изучены досконально. Из плюсов:

  • низкая стоимость, по сравнению с монолитным и плиточным вариантом;
  • быстрота строительства (не нужно копать траншею);
  • при возведении отсутствует вибрация, что позволяет строить возле памятников, вековых деревьев);
  • можно возвести постройку даже на болотистой местности;
  • независимость от погоды;
  • минимальные затраты.

Однако такая конструкция не лишена и минусов. Их немного, но они все есть:

  • подверженность коррозии, в связи с чем и срок эксплуатации небольшой;
  • нельзя построить подвал либо цокольный этаж.

Свайно-ленточный тип

Довольно популярный тип фундамента. У него тоже есть свои положительные и отрицательные моменты. Из преимуществ:

  • экономичность;
  • способность выдержать небольшие сдвиги почвы;
  • возможность самостоятельного изготовления опоры, то есть сделать сваи для фундамента своими руками труда не составит;
  • быстрота строительства.

Несмотря на преимущества, есть и свои недостатки. Именно они отталкивают многих от выбора такой конструкции. Например:

  • нужно проводить подробные геодезические исследования;
  • расчет каждой опоры (длины, глубины и т. д. ) производится в индивидуальном порядке;
  • тоже нет возможности сделать цокольное помещение;
  • требуются работы по утеплению пространства под полом;
  • здание может иметь до 3 этажей, выше не рекомендуется.

Какие марки бетона используются?

Зачастую при заливке свайной основы под дом предпочитают использовать тяжелые бетоны марки м 500. Типы растворов, используемых в данном фундаменте, зависят также от того, какой планируется вид свай:

  • Не стандартизированные забивные железобетонные, буронабивные опоры изготавливаются из бетонной смеси В15.
  • В забивной железобетонной свае со вставленной арматурой должен присутствовать бетонный раствор В22,5.
  • При строительстве опор мостов, гидротехнических сооружений предпочтительно применять бетон на класс выше раствора, используемого для соединения сборных частей.

Самостоятельный расчет на месте

Такой же расчет можно сделать самостоятельно и без использования калькулятора. Полученный таким способом результат в большинстве случаев менее точный. Вам нужно будет определить тип и плотность грунта, проанализировать природный рельеф, определить расстояние, на котором находятся более плотные слои почвы.

Еще одним вариантом, как можно узнать необходимое количество свай – это рассчитать их по плану первого этажа. Здесь вам необходимо посчитать количество углов и стыки внешних стен с несущими перегородками. В указанных местах и должны располагаться сваи, они должны идти по периметру с шагом не более трех метров. Если вы планируете установить камин, то, в зависимости от его веса, вам необходимо установить под него от одной до четырех свай.

Проведите расчет на калькуляторе и по плану первого этажа и сравните результаты.

Материалом для изготовления свай

  1. Требуется крановое оборудование для монтажа при диаметрах свай более 100 мм и длине их более 3 м;
  2. Большой расход металла;
  3. Необходимо антикоррозионное покрытие свай.
  • Дерево — деревянные сваи представляют собой прямое, очищенное от коры (ошкуренное), наростов и сучьев бревно диаметром 22-34 см и длиной до 8,5 метров из хвойных твердых пород (сосны, ели, лиственницы, пихты). Естественная коничность (сбег) бревен сохраняется. Несмотря на свою дешевизну в наших широтах при строительстве загородного дома для свайного фундамента их практически не используют, так как они подвержены быстрому гниению. Хотя этот вариант нельзя исключать при использовании современных химических препаратов обработки древесины против гниения.

Итак, для частного строительства наиболее подходят сваи железобетонные сплошного сечения, стальные винтовые, буронабивные бетонные. По способу заглубления предпочтение конечно надо отдать буронабивному варианту. Для легких строений – как дачные дома, приемлемым вариантом является ленточное расположение свай. Как уже говорилось выше, использование свай – стоек или висячих свай, зависит от геологических условий, но как правило, это сочетание состояний работы сваи.

Заливные сваи: когда и как лучше использовать

Фундамент, в котором для передачи нагрузки от строения используются заливные сваи, называется буронабивным фундаментом.

Буронабивные сваи – это отдельные элементы фундаментной системы, которые можно смонтировать своими руками.

Фундамент на заливных сваях целесообразно использовать в тех случаях, когда грунты имеют низкую несущую способность, глубина промерзания составляет более 1,5 м, близко расположены грунтовые воды.

При строительстве на площадке, имеющей большой уклон, хорошим вариантом станет свайный фундамент.

Такой фундамент будет идеальным вариантом при строительстве деревянных и каркасных домов, бань, хозяйственных построек, беседок, имеющих небольшую общую массу.

Для домов, имеющих не более двух этажей, диаметр заливных свай может быть около 200 мм. Для более тяжелых строений необходимо устройство опор толщиной 250 и более мм.

Преимущества фундамента на заливных сваях

При сравнении буронабивного фундамента с другими типами оснований, можно сказать, что он имеет ряд существенных преимуществ.

  • При закладке такого фундамента исключаются динамические воздействия на соседние постройки.
  • Наливные сваи не оказывают вредного воздействия на окружающую среду, после устройства фундамента нет необходимости проводить рекультивацию.
  • Возможность сделать фундамент на торфяных, заболоченных участках. А также непосредственно возле водоемов.
  • Может использоваться для любых типов построек.
  • В отличии от металлических и готовых железобетонных свай, заливные сваи не требуют применения специальной грузоподъемной техники и механизмов. Весь процесс устройства фундамента можно выполнить своими руками.
  • Буронабивной фундамент является наиболее экономным вариантом, что позволяет сократить общую стоимость строительства.
  • Заливка свай бетоном может осуществляться при отрицательных температурах.
  • В зависимости от количества заливных свай работа может быть выполнена в течении 5-10 дней.

Но наряду со всеми плюсами, существуют моменты, когда устройство буронабивного фундамента нецелесообразно.

  • При наличии на строительном участке подвижных грунтов.
  • Высотное строительство.

Технология устройства заливных свай

Если предполагается работу по устройству буронабивного фундамента проводить своими руками, необходимо знать какая технология для этого применяется и этапы производства.

  1. В соответствии с разработанным планом проводится разметка участка, и отмечаются места, где будут буриться отверстия под сваи.
  2. Выполняется бурение отверстий в грунте под будущую заливку свай.

    ВАЖНО! Глубина отверстий должна находиться ниже уровня промерзания. В каждой климатической зоне этот показатель индивидуальный.

  3. В подготовленные отверстия помещаются оболочки. Для устройства оболочки можно применять асбестоцементные и толстостенные металлические трубы, а так же делать «гильзы» из нескольких слоев рубероида.

    ВАЖНО! Такие оболочки необходимы для того, чтобы предохранить смерзание свай с грунтом в зимнее время, воспрепятствовать насыщению бетона грунтовой влагой, а также для того, чтобы цементное молоко не поглощалось грунтом. Технология предопределяет, что асбестоцементные и металлические трубы необходимо покрыть с наружной стороны слоем гидроизоляции.

  4. В подготовленные трубы заливается хорошо подвижная бетонная смесь. После заливки необходимо приподнять немного трубу до проектной отметки. В образовавшуюся под трубой полость проникнет бетон, образовывая небольшое расширение. Такое расширение будет служить дополнительной опорой фундамента, увеличивая в несколько раз несущую способность.

    ВАЖНО! Бетонная смесь должна быть жидкой, чтобы смогла самостоятельно заполнить образовавшуюся под трубой пустоту.

  5. Следующим этапом устройства заливной сваи будет установка каркаса из арматуры в трубы. Количество вертикальных прутьев может быть разное – это зависит от толщины сваи. Такая арматура предохраняет сваю от воздействия боковых нагрузок. Так как заливные сваи работают не только на сжатие, но и на разрыв (при наличии пучинистых грунтов), то арматурный каркас способен повысить устойчивость сваи к таким нагрузкам.

    ВАЖНО! Не пренебрегайте установкой арматуры, так как любая, даже незначительная боковая нагрузка способна переломить сваю. Следите, чтобы арматура не касалась грунта, это предохранит ее от коррозийных процессов и преждевременного разрушения.

  6. После монтажа арматурного каркаса переходят к непосредственному бетонированию свай. Бетонная смесь должна быть достаточно жидкой, заливаться в свайное отверстие небольшими порциями и постоянно трамбоваться ломом или длинным отрезком арматуры, для уплотнения и удаления воздуха.

    ВАЖНО! Заливка свай бетоном должна производиться без существенных перерывов, это обеспечит надлежащую монолитность.

  7. Заключительный этап. Установка на вершине сваи анкерных болтов или отрезков стальной проволоки. Они необходимы для дальнейшего скрепления и обвязки свайной системы.
Читайте также:  Выбираем вместе уникальное флокированное напольное покрытие

Расчет ленточно-винтового фундамента

Расчет винтовых свай

В ходе расчета свай определяются следующие параметры:

  • Диаметр винтовых свай. Возведение 1-2 этажного дома рекомендуется с использованием свай диаметром 108 мм СВС-108 или 133 мм СВС-133. По типу лопастей лучше всего подойдут широколопастные изделия с размером лопастей 300 и 350 мм соответственно. Узколопастные опоры применяются только на плотных и скальных грунтах.
  • Длина винтовых свай. Длина свай зависит от глубины промерзания почвы в регионе и уровня залегания плотных грунтов, на которые будет опираться свая. За длину сваи принимают наибольшее значение плюс 30-50 см. Для средней полосы России длина винтовых изделий будет составлять 2-2,6 м, для северных районов и на участках со сложными грунтами — 3-3,5 м.
  • Количество винтовых свай. Рассчитывается по формуле:

К = P*k/S

где:

Расчет ленточно-винтового фундамента

Р — сумма всех нагрузок;

k — коэффициент надежности = 1,75;

S — допустимая нагрузка на сваю, определяется по техническим характеристикам конкретного типа опор.

  • Расстояние между сваями. Для легких построек расстояние составляет 3,5 м. Для деревянных строений — 2,5-3 м, а для коттеджей из штучных стройматериалов и каркасно-щитовых домов — 1,5-2 м. Чем меньше диаметр свайно-винтовых опор, тем меньше расстояние между ними. При составлении схемы расположения свай следует придерживаться правил СНиП и располагать опоры по углам, вдоль несущих стен с выбранным шагом, под входной группой. Добавить сваи также необходимо при сооружении тяжелых элементов, например, каминов, бассейнов и пр.

Результатом расчета свайной части фундамента станет схема, на которой отображается глубина заглубления и места расположения опор

Расчет монолитной фундаментной ленты

Цель расчета ленточной части фундамента — определение параметров ленты:

  1. Глубина заглубления. Для мелкозаглубленного фундамента заглубление составляет — 10-20 см.
  2. Высота ленты. Для частного дома, как правило, высота составляет 50-60 см. С учетом заглубления, над поверхностью земли будет возвышаться ленточная часть высотой 30-50 см.
  3. Длина ленты. Этот параметр является суммой всех стен, под которыми будет закладываться основание: периметр дома + несущие стены.
  4. Ширина монолитной ленты. Ширину рассчитывают в зависимости от массы дома, типа грунта и технологии строительства. Чтобы не выполнять сложных расчетов, можно использовать готовую таблицу для определения оптимальной ширины фундаментной ленты:
Расчет ленточно-винтового фундамента

Зная все параметры можно рассчитать необходимое количество бетона и арматуры, а также досок для опалубки, которые потребуются при выполнении конструкции.

Разновидности по методике заглубления

Основной способ классификации свай – по способу их заглубления. Выделяют следующие виды.

  • Буровые железобетонные — устанавливаются в предварительно пробуренную скважину. Несмотря на наличие предварительных земляных работ (бурение скважин), при этом способе установки отсутствует ударное воздействие на сваю. Это позволяет свести к минимуму вероятность повреждения бетонного столба во время его монтажа..
  • Винтовые сваи на рабочем конце имеют режущую кромку в виде шнековой навивки. Винтовые опоры малого диаметра и длины вкручиваются в грунт вручную при помощи ворота, а большие – при помощи специальных механизмов. Одно из преимуществ винтовых опор – при необходимости их можно извлечь (выкрутить) из грунта и установить в новом месте. Для увеличения несущей способности винтовой опоры, после ее вкручивания получившаяся воронка заливается бетоном, что делает ее несъемной.
  • Забивные сваи имеют заостренный конец и погружаются в грунт без его предварительной выемки при помощи специального оборудования: вибропогружателей или молотов. Чтобы защитить верхнюю часть от повреждений в процессе погружения, на нее надевают стальное кольцо. Недостатком такого метода монтажа опор считается возможность повреждения, как самой сваи, так и гидроизоляции, если таковое нанесено.
  • Буронабивные относятся к опорам, устраиваемым непосредственно в грунте. Суть этого метода заключается в предварительном бурении скважин и последующем их заполнении бетонной смесью.