Нередко встречаются ситуации, когда условия строительства не удовлетворяют хотя бы минимальные требования норм.
Чаще всего это бывает связано с неподходящим состоянием грунта.
Излишняя пластичность или текучесть, обводненные или чрезмерно рыхлые почвы, торфяники и прочие проблемные участки заставляют отказываться от общепринятых и традиционных опорных конструкций.
В подобных случаях применяется свайный фундамент, который мало зависит от качества верхних слоев грунта, поскольку опирается на глубинные плотные породы.
Учитывая обилие проблемных регионов, технологии строительства свайных оснований отработаны давно и позволяют некоторые виды монтировать самостоятельно.
Что такое свайный фундамент
Свайный фундамент представляет собой систему точечных опор, погруженных в грунт на определенную глубину до контакта с твердыми слоями.
Длина вертикальных элементов может составлять значительные величины, зависящие от глубины залегания устойчивых грунтов и нередко превышает высоту надземной части постройки.
Верхняя часть опор жестко соединяется в единую систему, что позволяет распределять нагрузку по всем сваям и получать наиболее эффективный режим работы основания. Обвязка называется ростверк, она предназначена для приема и передачи нагрузок опорным стержням.
По принципу действия работа ростверка во многом напоминает функции ленточного основания, но разница между ними в том, что лента опирается на подготовленную поверхность грунта по всей длине, а обвязка устанавливается на верхние точки свай.
Это отличие выдвигает особые требования к жесткости и прочности балок ростверка, пролеты которого работают только за счет собственной жесткости и прочности стен.
Виды
Существуют различные варианты конструкции свайного фундамента, обладающие собственной спецификой.
По материалу опор бывают:
- Деревянные. Используются ошкуренные бревна с заостренным концом. Самый древний вид свай, практически исчезнувший в настоящее время. Причинами этого стали недостатки древесины как строительного материала и наличие более прочных и долговечных вариантов. Изредка встречаются в частном строительстве как опоры для вспомогательных или хозяйственных построек.
- Металлические. Существует два вида металлических свай — винтовые и забивные. Винтовые сваи напоминают шурупы, которые вкручивают в грунт с помощью режущих спиралеобразных лопастей на заостренном наконечнике. Забивные сваи специально не производятся и представляют собой отрезки различных видов металлопроката — швеллера, двутавра, рельса и т.д. Обладают высокой прочностью, способны пластично изгибаться, сохраняя несущие способности. Недостаток — склонность к коррозии, сокращающей срок службы опор.
- Железобетонные. Существует два вида Ж/Б свай — забивные и набивные. Первые производятся в специализированных производственных условиях, имеют прочную конструкцию с напряженной продольной арматурой и устойчивы ко всем нагрузкам. Вторые изготавливаются прямо на площадке путем заполнения опалубки (водонепроницаемых труб), помещенной в скважину, бетоном плотных марок.
По способу передачи нагрузки:
- Сваи-стойки. Представляют собой опоры, находящиеся в жестком контакте с плотными слоями грунта. Глубина заложения стволов зависит от уровня залегания твердых пород.
- Висячие сваи. Не имеют опоры в нижней части ствола, используя лишь силу трения на боковых стенках и частичную опору на грунт. Существуют как забивные, так и набивные висячие сваи. Несущая способность зависит только от глубины погружения, у набивных она усиливается с помощью утолщения в нижней части скважины.
По конструкции:
- Забивные. Представляют собой монолитный стержень с заостренным концом, погружаемый при помощи механического воздействия на верхний торец.
- Набивные. Представляют собой бетонную отливку в заранее подготовленную скважину. Имеют меньшую несущую способность, чем забивные сваи, но могут быть изготовлены самостоятельно.
- Винтовые. Изготавливаются из трубы с заостренным наконечником и спиралеобразными лопастями. Могут быть установлены самостоятельно, хотя на практике это используется только для вспомогательных построек или сооружений.
ВАЖНО!
Все типы свай, независимо от конструкции или материала, способны эффективно работать на сложных или проблемных грунтах.
Особенности монтажа забивных железобетонных свай
Забивные сваи у большинства ассоциируются со строительством многоэтажек, бетонными столбами с большим диаметром и огромными сваебойными машинами, от работы которых содрогается все вокруг. Такая технология применима до сих пор, но только на определенном удалении от других построек и подземных коммуникаций. Сильные ударные нагрузки способны нанести вред близлежащим постройкам и даже привести к их разрушению. И, конечно же, подобная технология неприменима для частного строительства. Кроме свай небольшого диаметра, в современном строительстве используется и специальная техника, благодаря которой можно избежать так знакомого всем содрогания почвы. Для этого были разработаны вибропогружатели, которые загоняют сваи в землю с помощью вибраций. Но особой популярностью пользуются небольшие сваебойные машины, вес молота которых колеблется в районе 800 кг. Такая машина способна за день установить порядка 30 – 40 столбов практически бесшумно и не создавая огромных нагрузок на земляной пласт и близлежащие сооружения.
Устройство
Основная часть работ по созданию свайного фундамента сводится к погружению стволов в грунт.
Это самый сложный и ответственный этап, определяющий прочность и устойчивость всей системы.
Если во время погружения происходит отказ, срыв или возникают иные проблемы, это ставит под угрозу способность всего основания выполнять свои функции. Любые отклонения в ходе работ свидетельствуют о несоблюдении технологии, недобросовестном геологическом обследовании участка или о низком качестве свай.
Вторым этапом является создание ростверка. Он выполняет не менее важные функции и должен отвечать всем существующим требованиям.
Технология создания напрямую зависит от типа свай, материала изготовления и параметров будущего дома.
Для легких построек ростверк может быть изготовлен из древесины (брус или пачка, набранная из обрезной доски до получения нужной толщины).
При использовании металлических свай принято и ростверк создавать из металла — швеллера, двутавра или профилированной трубы.
Для Ж/Б свай ростверк отливают из бетона, используя технологию, напоминающую изготовление ленточного фундамента.
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!
Оба этапа создания свайного фундамента должны выполняться опытными строителями или, как минимум, под наблюдением грамотного специалиста. Возможны нарушения технологии или отклонения от расчетных параметров, которые должны быть вовремя замечены и исправлены, что не всегда удается неподготовленным людям.
Как рассчитать глубину погружения
Глубина погружения свай определяется исходя их их типа:
- Сваи-стойки погружаются на глубину залегания плотных слоев грунта. В данном случае никакой расчет не поможет, необходимо бурение пробных скважин и определение истинного уровня твердых грунтов.
- Висячие сваи имеют несущую способность, которая определяется свойствами грунта и длиной боковых поверхностей. Чем выше нагрузка, тем длиннее и, соответственно, глубже должна быть погружена свая.
- Буронабивные сваи опираются преимущественно на широкую площадку — подушку. Ее площадь определяется сопротивлением грунта и величиной вертикальной нагрузки.
- Для винтовых свай глубина погружения определяется уровнем промерзания грунта в зимнее время. Этот параметр актуален для всех видов свай, но остальные виды обычно и так погружаются намного ниже.
Полный инженерный расчет глубин погружения представляет собой сложную и ответственную задачу, за которую не все специалисты рискуют браться.
Поэтому самостоятельный расчет настоятельно не рекомендуется, следует обратиться в специализированную проектную организацию.
Как минимум, можно воспользоваться онлайн-калькулятором.
Вычисление высоты над землей
Высота свайного фундамента над уровнем земли определяется высотой верхней линии ростверка.
Выбор правильного значения обусловлен несколькими факторами:
- Толщина снежного покрова в зимнее время.
- Возможность подтопления, уровень воды во время весенних паводков.
- Уровень залегания грунтовых вод.
- Температурные условия в регионе.
Сопоставляя эти параметры приходят к выбору оптимальной высоты подъема ростверка.
Оптимальными значениями принято считать 30-40 см для обычных оснований и 1,5-1,7 м при наличии цокольного помещения.
ВАЖНО!
Возможность оборудования цокольного помещения имеется крайне редко, чаще всего обустраивается техническое подполье, в котором размещаются коммуникации.
Формирование стоимости
Рисунок 3. Наконечники свай
Чтобы сформировать окончательную стоимость возведения на участке свайно-забивного фундамента, необходимо учитывать множество критериев:
- размер забиваемых после организации геологических исследований опор;
- их число;
- стоимость материалов, которыми выполняют забивку опор;
- вес снежного покрова;
- общий вес сооружения с перегородками, людьми, кровлей и обстановкой.
Все такие параметры оказывают влияние на число и тип опор, в итоге регулируя общую стоимость возводимого фундамента. Расчет опоры рекомендовано доверить профессионалам, поскольку ошибки недопустимы, даже незначительная экономия позже способна вызвать серьезные неприятности.
Пошаговая инструкция по монтажу своими руками
Рассмотрим порядок действий при создании свайно-винтового фундамента.
Работы ведутся поэтапно, последовательность действий имеет строго определенную очередность:
Подготовка
Свайно-винтовой фундамент имеет важную особенность — он может быть создан на неровном рельефе, не требующем предварительного выравнивания (планировки).
Возможно строительство на склонах или в складках, что позволяет эффективно использовать неудобные с точки зрения традиционного строительства участки. Поэтому подготовительные работы можно свести к очистке участка от растений, посторонних мешающих предметов.
Произвести разметку,все точки установки свай отметить колышками. Затем на местах установки делаются небольшие (до 30 см) углубления, которые облегчают вход лопастей в грунт.
Плодородный слой почвы создает заметное сопротивление из-за обилия корней, стеблей растений и прочих препятствий, поэтому его лучше удалить.
Погружение свай
Установка винтовых свай производится либо вручную, либо механическим способом. Ручной монтаж возможен при наличии относительно мягкого грунта без техногенных включений или скальных обломков.
Диаметр стволов, доступный для ручного погружения, ограничен 87 мм.
Наиболее распространенные сваи диаметром 108 мм часто оказываются слишком трудны из-за высокого сопротивления грунта.
Машинный способ позволяет получить качественный монтаж винтовых свай, с соблюдением определенного угла, усилия завинчивания и глубины.
Мощность строительной техники позволяет свободно работать со сваями до 159 мм диаметром, чего вполне достаточно для строительства частного дома довольно большого размера.
Погружение свай производится на заранее заданную глубину. Обычно она определяется уровнем залегания плотных слоев, или сила сопротивления грунта превышает допустимое для данного ствола усилие, срывающее технологическое отверстие.
Свая, достигшая нужной величины сцепления с грунтом, вращается с большим усилием или вовсе прекращает это делать.
Пытаться продолжать вращение нельзя — сварка может не выдержать, лопасти оторвутся и свая станет неспособной к выполнению своих функций.
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!
При установке винтовых свай запрещается делать реверс — пытаться выкрутить ствол обратно. Это ослабляет сцепление лопастей с грунтом и исключает возможность повторного погружения в этом месте.
Обвязка
После установки всех свай выполняется подрезка. Это процедура, позволяющая подогнать высоту торчащих из грунта стволов к единому уровню, образовать из них ровную горизонтальную плоскость.
Устанавливают лазерный уровень с функцией построения плоскостей на необходимой высоте и отрезают лишние участки труб.
После подрезки внутренние полости свай заполняют бетоном, повышая их прочность.
Затем производят монтаж обвязки (ростверка) — пояса, соединяющего все сваи в единую систему и одновременно служащего опорным элементом для стен дома. Обрезанные верхушки накрываются оголовками с горизонтальными площадками, на которые устанавливаются металлические или деревянные балки.
Для фиксации на площадках имеются технологические отверстия под болтовые соединения.
ВАЖНО!
Иногда обвязка и ростверк представляют собой разные элементы. Обвязка выполняется ниже уровня монтажа ростверка и соединяет между собой все сваи, образуя систему наподобие решетки. Используются металлические отрезки швеллера или двутавра, приваренные к стенкам стволов.
Бетонные сваи и их достоинства
Нередко приходится использовать фундаменты на бетонных сваях, если предполагается строительство частного жилья, установка хозяйственно-бытовых построек. Для выбора именно забивных опор основанием становится как проблемная почва, так и особенности планировки рельефа. Перечислим достоинства фундаментов из бетонных свай:
- Эффективность. Нередко это единственно подходящий вариант. Единственное для него ограничение — наличие скалистых грунтов.
- Экономичность начального этапа. Требуется минимальный объем выполнения земляных работ для свай.
- Скорость. Такое основание легко соорудить за день. Начинать строительство разрешено немедленно после завершения работ.
- Несущая способность. Каждая опора способна выдержать до 50 т нагрузки. Эту прочность усиливает дополнительно ростверк, способствующий равномерному распределению нагрузки.
- Долговечность. Срок эксплуатации бетонных свай для фундамента гарантирован минимум 100 лет.
Виды свай
Перед началом установки фундамента на бетонных опорах требуется ознакомиться с видами таких конструкций, изучить их плюсы и минусы, а затем выбрать необходимый вариант сооружения. Опоры подразделяются на следующие типы:
- Забивные и вдавливаемые, изготовленные из стали, дерева, из бетонной основы и железобетона. Эти виды опор можно погружать в почву, не выполняя предварительно бурение и не привлекая тяжелую спецтехнику.
- Оболочки, выполненные из железобетона. Эти вибропогружаемые изделия сначала вводят в грунт, затем удаляют почву, выполняя заполнение арматурой отверстия и задувку в него бетонного раствора.
- Забивные изделия. Их крепят, выполняя заливку смеси бетона прямо в отверстие, которое выполнено в толще земли.
- Железобетонные буровые. Такие опоры заливают массой бетона в заранее пробуренные ямки, куда опускают конструкцию из арматуры.
- Винтовые изделия из стали, снабженные оголовками. Выполняют такую продукцию на предприятиях, затем изделия устанавливают, выполняя их ввинчивание в грунт. После установки конструкцию заливают бетоном. Именно этот вариант рекомендован, когда необходимо построить свой дом на фундаменте, предполагающем забивку свай.
Марки используемого бетона
Часто заливка свай производится раствором, для приготовления которого нужен бетон марки М500. Также на некоторые моменты выбора влияет тип опор. Забивные, буронабивные конструкции изготавливают из смеси, прочность которой относится к классу В15. При заливке железобетонных сооружений желательно использовать раствор В22.5.
Характеристики свай
Еще перед началом работ требуется изучить как варианты исполнения фундаментов, так и основные характеристики опор, которые необходимо забивать. Они бывают разными. Главные их параметры:
- Прочность. На эту характеристику напрямую влияет марка бетона, применяемого для свай.
- Уровень морозостойкости. Маркируется литерой F. На него также влияют свойства бетона.
- Влагостойкость. Обозначается литерой W.
- Несущая способность. На нее влияют габариты сваи.
- Вес изделия.
- Тип конструкции: цельная либо составная, в виде оболочки, полая внутри опора.
Схема создания буронабивного основания
Строительство буронабивного фундамента представляет собой более трудоемкую задачу.
Порядок действий:
Разметка участка
Производится удаление лишней растительности или предметов. Поверхность участка планируется, при необходимости удаляется верхний слой почвы.
Затем с помощью колышков отмечаются точки создания буронабивных свай.
Необходимо следить за точностью соответствия проектным данным, тщательно отмерять все расстояния.
Обязательно проверять диагонали и следить за их равенством. При обнаружении любых несоответствий сразу же исправляют ошибки.
Бурение скважин
По результатам разметки выполняется бурение скважин. Глубина определена в проекте, требуется только создание углублений в грунте.
Иногда используют ручной бур, чаще привлекают спецтехнику, что значительно ускоряет работу и повышает качество.
Если нужны глубокие скважины — от 3 м и более, ручными методами не обойтись.
Армирование
В готовую скважину опускают опалубку, роль которой выполняет отрезок пластиковой трубы нужной длины и диаметра.
Часто обходятся трубой, свернутой из руберида. Она остается в скважине и выполняет функции гидроизоляции.
Затем собирают арматурный каркас. Обычно он представляет собой пространственную решетку из 4 вертикальных рабочих стержней, соединенных поперечными отрезками из тонкой гладкой арматуры.
Размеры каркаса должны позволять свободно опустить его в скважину, но не давать ему слишком свободно болтаться в ней.
Оптимальное расстояние вертикальных стержней до стенок скважины — 3-5 см.
Заливка бетона
Для заливки используются тяжелые марки бетона от М200 и выше. Используется либо готовый материал, либо изготовленный самостоятельно тут же, на месте.
Бетоном заполняют всю полость скважины и производят штыкование — длинным прутком протыкают бетон, удаляя из него пузыри воздуха.
После заливки следует выдержать бетон для набора конструкционной прочности. Этот период длится от 20 до 30 дней в зависимости от диаметра скважин.
Обвязка
Обвязка буронабивных скважин представляет собой создание ростверка — Ж/Б ленты.
Ее размерфы близки к параметрам мелкозаглубленного ленточного основания, поэтому вся методика изготовления бетонного ростверка максимально приближена к технологии отливки ленты.
Вся разница между ними состоит в отсутствии опоры на грунт, что вынуждает строить опалубку в форме желоба с прочным днищем.
В результате получается мощный и прочный бетонный пояс, расположенный под всеми несущими стенами и соединяющий буронабивные сваи в единую опорную систему.
Армирование свай
Армировать сваи можно, применяя как продольную, так и поперечную арматуру. В основном, используется продольная арматура. Поперечная арматура, так называемая связка, служит для объединения продольной, в целях упрочнения конструкции. Размер диаметра, который имеет поперечная арматура, должен быть равным XU диаметра стержней в продольной арматуре (более 8 мм). Допускается применение бетона (марки более 300). Несколько рядов (2 или 3) сеток арматуры, с размером клетки до 5 см, монтируют на головы свай. Между такими сетками допускается расстояние менее 5 см. К самому низу свай, укрепленных сварным башмаком, требуется приварить продольную арматуру. В процессе изготовления свай из железобетона допускается применять гидротехнический бетон с обычной арматурой.
Технология устройства ростверка
Монтаж ростверка представляет собой процесс создания несущего пояса для стен.
Порядок действий:
- Строительство опалубки. Устанавливается прочный желоб из дощатых щитов, внутренние размеры которого повторяют форму сечения ростверка.
- Внутренняя поверхность опалубки герметично застилается слоем полиэтилена или рубероида. Это необходимо для исключения утечек бетона при заливке.
- Производится сборка и размещение внутри опалубки арматурного каркаса. Он сваривается с армпоясом скважин, образуя единый каркас для всех элементов.
- Выполняется заливка бетона. Процесс необходимо выполнить за один раз, перерывы не допускаются . Заливку выполняют с разных точек, равномерно распределяя бетон по всей длине опалубки.
- После заливки ленту накрывают мешковиной или полиэтиленом и выдерживают 28 дней. Опалубку можно снимать через 10 дней.
- Готовый ростверк тщательно гидроизолируют и переходят к дальнейшему строительству.
