Технология устройства буронабивных свай с обсадной трубой: особенности монтажа, видео

Для прочного и функционального фундамента часто используются буронабивные сваи. Это вид свайных оснований, когда бетон заливается в сделанную в грунте скважину, в которой размещен армирующий каркас. На сыпучих грунтах для укрепления применяются специальные опалубки или обсадная труба. Эта технология подходит для строительства загородных домов, промышленных объектов. Ее используют для работ в городской черте, где окружающим зданиям противопоказана вибрация.

Описание и применение

Технология буронабивного фундамента из свай со связывающим ростверком, описывается в строительных правилах СП 50-102-2003. Несколько основных методик устройства буронабивных фундаментов:

• Использование непрерывного шнека (НПШ) с одновременной подачей бетонной смеси снизу вверх скважины через технологический клапан.
• Защита от разрушения стенок отверстия в грунте путем создания противодавления бетонитового раствора.
• Применение обсадных труб погружаемых и извлекаемых вибропогружателями или «дрейтеллером» (вращающим погружателем).

По каждой из технологий бетон подается в скважину, с заранее установленным в ней армированием и схватывается непосредственно в грунте. На сыпучих, подвижных, влажных грунтах, при частном строительстве, обязательно применяются обсадные трубы, удерживающие бетон в скважине. После затвердевания бетонной смеси, трубы аккуратно извлекаются или оставляются в качестве несъемной опалубки.

Буронабивные сваи применяются, когда затруднено использование других типов свайных фундаментов:

• в городе, где шум при забивке может оказать негативное влияние на окружающих жильцов;
• на заболоченных, слабых грунтах, кода требуется добраться до жестких слоев;
• при возведении сооружений на площадках с крутым уклоном;
• в промышленном строительстве.

Буронабивной фундамент обязательно делается с ростверком, представляющим собой раму из армированного бетонного монолита, соединяющую оголовки свай. Это делается для равномерного распределения давления на каждый элемент основания. Получается прочный ленточный фундамент с буронабивными сваями, который может применяться на сложных грунтах.

Устройство обсадных буронабивных свай

Монтаж и устройство свайного фундамента выполняется прямо на стройплощадке. В принципе, технология установки такой конструкции своими руками достаточно проста: в скважину необходимо опустить трубу, провести армирование и забетонировать. В длину такие конструкции могут составлять до тридцати метров при диаметре до полутора метров, хотя при усовершенствовании технического обеспечения длину можно удвоить, а сечение увеличить до 3,5 м. С такими параметрами несущая способность буронабивных опор будет составлять 500 т.

В большинстве случаев конструкцию заглубляют на 5 – 12 м при ее диаметре 25 – 40 см. Сборка металлических конструкций своими руками осуществляется по следующей схеме:

1. На метр скважину наполняют бетонным раствором;
2. проводится трамбовка раствора;
3. обсадка постепенно приподнимается до того уровня, когда бетон опустится на 35 – 40 см;
4. этот процесс необходимо повторять до полного заполнения стержня растворной массой.

Конструкция сваи
Стенки лидерной скважины для обсадной трубы во время бурения становятся шероховатыми и рыхлыми из-за обвалившегося грунта, поэтому между отверстием и металлической конструкцией образуется просвет, который уплотняют раствором, а бетон, в свою очередь, просачивается в структуру грунта и делает ее более прочной. Такая технология имеет один недостаток, и заключается он в том, что вы не можете контролировать плотность бетонной заливки внутри длинного ствола. Этот минус может привести к размыванию подземными водами не схватившиеся участки смеси, если такие, конечно же, будут.

Скважину под фундамент из труб армируют только в верхней части, при этом арматурный каркас заглубляют в свежий бетон на 1,5 – 2 м. Наряду с обсадной трубой также используют сухой метод, подходящий для устойчивых и плотных грунтов, которые выдерживают нагрузку без разрушения стенок. Каркас устанавливается в скважину своими руками, и затем набивают растворную массу. Если буронабивные скважины утапливаются в слабые водянистые почвы без проведения обсадки, то их стенки нужно усилить глиняной обмазкой, плотность которой должна быть не менее 1,2 г/м3.

Классификация

Буронабивной фундамент классифицируется в зависимости от технологии изготовления. На глинистых и других плотных грунтах используется методика НПШ (непрерывный полый шнек). Шнек представляет собой полую трубу, закрытую обратным клапаном, который не позволяет изымаемому грунту попадать в нее. К трубе крепится прочная спираль, поднимающая грунт на поверхность наподобие классического бура. При достижении нужной глубины в полость трубы подается под высоким давлением бетон. Он открывает клапан, постепенно заполняя скважину по мере поднимания шнека наверх. Чтобы сделать буронабивную сваю прочнее, в бетон, мощным вибратором, вводится армирующий каркас. После заливки свая оставляется до тех пор, пока раствор не наберет нужную прочность.

Вторая методика – устройство буронабивных свай с обсадной трубой, эта технология применяется на зыбких грунтах. Труба защищает скважины от обрушения при введении в нее армирующей конструкции или избыточного давления на залитый раствор. Для этого бурится скважина по диаметру трубы, которую помещают в нее при помощи вращения, вдавливания или просто устанавливают там. После этого бур извлекается из грунта, в скважину устанавливается арматура так, чтобы образовался защитный слой бетона около 60 мм. Затем заливается раствор с одновременным уплотнением, а обсадная труба постепенно извлекается из скважины.

Буронабивные или винтовые сваи — какие выбрать для фундамента

Наряду с буронабивными сваями, при строительстве малоэтажных жилых домов широко используются винтовые металлические сваи.

Они представляют собой полый или сплошной стальной стержень с острым наконечником и спиральными лопастями, которые вкручиваются в землю.

Размер свай может быть различным, но наиболее популярными считаются изделия диаметром ствола 108 мм, при толщине стенки более 4 мм.

Главным достоинством таких конструкций является высокая скорость монтажа и отсутствие мокрых процессов.

Винтовые сваи можно возводить в любое время года, в отличие от монолитных, требующих прогрева и утепления при заливке зимой. Кроме того, монтировать ростверк можно сразу после ввинчивания свай.

К существенным недостаткам винтовых свай относится коррозия металла. Срок службы фундаментов, и соответственно всего строения, составляет не более 50 лет.

К другим недостаткам относится:

• воздействие коррозии;
• высокая стоимость изделий;
• низкая несущая способность;
• небольшая площадь опоры;
• невозможность монтажа винтовых свай на скальных грунтах.

Противостоять ржавлению поможет оцинковка или окрашивание металла.

Для монтажа связующего ростверка винтовых свай фундамента обычно используют деревянный брус.

В перечень работ по устройству деревянного ростверка входит:

1. устройство обвязки свай из стального уголка или швеллера;
2. пропитка бруса антисептиками и антипиренами для предотвращения развития плесени и повышения огнестойкости;
3. установка и фиксация балок на металлической обвязке свай;
4. Укладка поперечных брусьев и крепление их к нижнему контуру.

При выборе вида свай под фундамент стоит учитывать тип постройки, сроки монтажа и другие особенности объекта.

Буронабивные и винтовые сваи.

Таблица 1. Сравнительные характеристики буронабивных и винтовых свай.

Показатель	Буронабивные сваи	Винтовые сваи
Скорость монтажа	10 штук/в смену	40 штук/в смену
Несущая способность одной сваи	до 20 тонн	До 3 тонн
Срок эксплуатации	до 100 лет	25 лет
Готовность основания для дальнейших работ	через 20-28 дней	сразу после устройства

Особенности технологии

В строительстве буронабивной фундамент становится все популярнее. Это объясняется преимуществами этой технологии, позволяющей возводить сооружения практически на любых грунтах. К особенностям буронабивных свай относят:

• Широкая область применения, возможность использования как на плотных, так и на зыбких грунтах (пучинистых или сыпучих почвах, возле водоемов).
• Быстрое возведение фундамента. Технология с применением буронабивных свай позволяют сделать все работы быстрее, чем заливка ленточного основания или шведской плиты.
• Построенный с соблюдением всех нормативов, фундамент на буронабивных сваях прослужит не менее 150 лет.
• Простота конструкции за счет сравнительно небольшого объема земляных работ, достаточно пробурить скважины.
• Возможность самостоятельного выбора диаметра и высоты опор, типа армирования, в зависимости от свойств грунта и конструктивных особенностей здания.
• Повышенная несущая способность. Такой фундамент может выдерживать вес многоэтажных, промышленных здания, массивных железобетонных сооружений.

Диаметр сваи подбирается согласно действующим СНиП после геодезических изысканий, учета климатических и геологических особенностей. Непосредственно при проектировании рассчитывается масса здания, количество опор и определяется тип грунта. Информацию о несущей способности буронабивных свай на разных грунтах можно найти в таблице:

Технология буронабивного фундамента имеет недостатки, к которым относят:

• использование тяжелой техники для бурения, установки обсадных труб, армирования на крупных строительных объектах;
• относительная сложность технологических процессов;
• необходимость расчетов.

Важные моменты в строительстве фундамента на буронабивных сваях

Полное затвердевание буронабивного фундамента, изготовленного своими руками, происходит спустя 14 дней. После этого начинают выполнять гидроизоляцию полученного основания, его утепление. Для гидроизоляции рекомендована битумная мастика либо иной удобный рулонный материал.

Чтобы утеплить сделанный своими руками буронабивной фундамент используют пенопластовые теплоизоляторы. Срок эксплуатации такого основания составляет более века. При правильных расчетах, а также соблюдении технологии, фундамент не потребует впоследствии никакого ремонта.

Устройство буронабивного фундамента

Этот тип основания применяется не только в промышленном, но и частном строительстве. Возведение фундамента на буронабивных сваях требует спецтехники, но это быстрее и дешевле, чем заливка популярного ленточного основания. Важная особенность буронабивного фундамента – возможность его самостоятельного устройства с применением ручных или мотобуров.

Перед началом работ необходимо приготовить инструмент и материалы:

• рулетка, моток шнура, набор колышков и молоток для разметки;
• бур для скважин – ручной, с электрическим приводом или на ДВС;
• опалубка из рубероида, пластика, железобетона или асбестоцемента, чтобы их можно было оставить в скважине, для промышленного строительства понадобятся съемные обсадные трубы;
• арматура для опор и ростверка;
• инструмент для приготовления бетонного раствора, цемент, щебень, песок.

Необходимые расчеты

Чтобы правильно провести расчет количества буронабивных свай необходимо определить общую массу здания (вес стенок, плит перекрытий, коммуникаций, мебели и т.д.). Учитывая, что сваи изготавливаются из бетона М300, со стандартным армированием, несущую способность одной буронабивной сваи можно найти по таблице:

Диаметр сваи, мм	Площадь опоры, см²	Несущая способность, кг	Объем бетона, м³	Количество вертикальных прутков арматуры, шт	Расход арматуры, пог. м
150	177	1062	0,0354	3	7
200	314	1884	0,0628	4	9
250	491	2946	0,0982	4	10
300	707	4242	0,1414	6	14
400	1256	7536	0,2512	8	18

При помощи портативных буров можно подготовить скважины диаметром до 200 мм, поэтому они чаще всего применяются в частном строительстве.

Чтобы рассчитать заглубление опоры, необходимо узнать глубину промерзания грунта в местности и прибавить 20 сантиметров. Например, если промерзание достигает 1,3 м, то буронабивные сваи погружаются на глубину 1,5 м. На пучинистых, сыпучих, болотистых и подвижных грунтах потребуются дополнительные исследования, а при заглублении нужно будет добираться до пластов с твердой породой.

Для расчета количества свай потребуется массу здания поделить на несущую способность одной опоры, а полученный результат умножить на коэффициент погрешности 1,2. Он учитывает возможные неточности при определении массы ростверка, мебели, снеговой нагрузки.

Подготовка и разметка

Планировка фундамента начинается со схемы свайного поля, на которой указываются расстановка буронабивных опор. Для этого на углах участка, чтобы убедиться, что он прямоугольный, нужно замерить диагонали, они должны быть равными.

Первые четыре буронабивные сваи устанавливаются по углам, остальные должны быть равномерно распределены под несущими стенками. В местах, где будут делаться скважины, забиваются колышки.

Расстояние между буронабивными сваями с ростверком по технологии не должно превышать 2 м, но не менее 3 свайных диаметров, чтобы не нарушить структуру грунта.

Монтаж

После подготовительных этапов можно приступать к монтажу буронабивных свай своими руками. Ручным, механическим или электрическим буром проделываем скважины на заданную глубину, согласно разметке.

В скважины опускается заранее изготовленные арматурные каркасы, устанавливаются обсадные трубы. Они могут быть из металла, пластика, рубероида, асбеста, железобетона. В частном строительстве они служат несъемной опалубкой для будущих буронабивных свай. Главное условие – точная вертикальная установка по уровню.

Пространство между обсадными трубами и скважиной заполняется грунтом, которые периодически утрамбовывается. При этом требуется контролировать вертикальность трубы. Высоту свай проверяют гидравлическим или лазерным уровнем, чтобы обвязка была горизонтальной. Если трубы выше, их срезают, арматурный каркас остается как основа для связывания ростверка.

В подготовленную опалубку заливается бетонный раствор марки М300, который уплотняется ручной трамбовкой или вибратором. Залитые буронабивные сваи оставляются до полного схватывания цемента в течение 2-3 недель.

Заливка ростверка

Чтобы достигнуть максимальной прочности буронабивной фундамент соединяется ростверком – железобетонной лентой или рамкой. Он равномерно распределяет давления на все сваи. Устройство ростверка схоже с технологией строительства стандартного ленточного фундамента. Единственное отличие – его нижняя часть находится на весу, не упираясь и не заглубляясь в грунт. Основой ростверка служат оголовки свай, поднятые над землей на проектную высоту.

Ширина ростверка равняется толщине несущих стен, высота – для деревянных, пенобетонных стен равна ширине. Для каменных и кирпичных зданий – на 50% больше ширины. Ростверк заливается в несколько этапов:

• монтируется опалубка в виде короба, в которой проделываются отверстия для свай и будущих инженерных коммуникаций;
• монолитный ростверк обязательно армируется по требованиям для железобетонных конструкций, каркас связывается с выступающей арматурой буронабивных опор;
• в опалубку заливается бетонная смесь, которая должна полностью схватиться, затем опалубка демонтируется;
• производится гидроизоляция поверхности лентой из рубероида, сложенной в два слоя, либо обмазочными составами.

Необходимость обсадных труб

Сформировать прочную опору для здания в осыпающейся или чрезмерно увлажненной скважине позволяет устройство буронабивных бетонных свай с применением обсадных труб, которые потом можно удалить или оставить в качестве оболочки.

Стальная труба имеет высокую плотность, чтобы достаточно легко без деформации входить в грунт, и удерживать внутреннее пространство от осыпания в него земли.

Если для получения корпуса сваи требуется пролет большой длины, то отдельные элементы изготавливаются и собираются по секциям, удобным для транспортировки, складирования и подъема на буровой установке.

Соединение отдельных секций конструктивно реализуется 3 способами:

• сварка;
• резьба;
• специальные крепления (хомуты).

Резьбовые соединения используют там, где возможна изгибающая деформация – для повышения прочности длинных соединений труб относительно небольших диаметров, как показано на этом фото:

Подготовленная обсадка

Кроме резьбы, каждое соединение укрепляется сварочным аппаратом накладными ребрами жесткости, чтобы предотвратить раскручивание при опускании или извлечении обсадной трубы после заливки раствора.

Фиксирующие хомуты применяют на инвентарных изделиях, предполагающих многократное использование строительной организацией. Они плотно охватывают сочленение и имеют винтовые стопорные болты, проходящие насквозь оба звена.

Преимущества установки буронабивных свай с обсадными трубами заключаются в следующем:

• максимальное использование несущей способности;
• качественное и быстрое выполнение операций по набивке пространства скважины бетонирующим раствором;
• возможность выполнения работ в подвижных и насыщенных водой почвах;
• постоянный контроль выполнения работ в соответствии с проектными требованиями и фактическими геологическими и техническими условиями;
• извлечение из ствола крупных камней при бурении;
• отсутствие воздействия вибрационных и сдвигающих (горизонтальных) колебаний почвы;
• безопасность выполнения каждого этапа.

Дополнительно эта технология исключает возможность возникновения в любом месте скважины так называемых “шеек” (зауженное сечение бетонной массы) при установке армирующего каркаса, контролирует достижение несущих пород, перекрывает горизонты, на которых находятся опасные по поведению грунты (например, плывуны). И еще, буронабивные опоры в обсадных трубах допускаются к эксплуатации практически во всех климатических зонах.

Характеристики буронабивных свай

Для строительства фундамента из буронабивных свай, которые впоследствии связывают ростверком, применяются обсадные трубы различной длины, Ø и конструкции. В сыпучих почвах они должны иметь достаточную протяженность, чтобы зафиксировать положение опоры для возводимого на них дома.

Параметры свай стандартизованных строительных проектов приведены в таблице:

Шаг расположения свай (при последующей обвязке ленточным ростверком) должен составлять не меньше 3 Ø опоры. При этом выбранным расстоянием может быть и 5 Ø, если позволяет прочность ростверка по сечению.

Трубы для обсадки различаются по форме, Ø, разностенности, овальности, непрямолинейности, соответствующим следующим допускам согласно стандарту:

1. у трубы Ø 33,5 мм – Ø89 мм отклонения не более 0,3 мм;
2. Ø108 мм – Ø146 мм – до 0,5 мм;
3. трубы большего сечения могут иметь погрешность более 0.7 мм.

Обсадные трубы для формирования буронабивной сваи из асбестоцемента, как правило, толстостенные, но при этом этот материал является самым хрупким по сравнению с изделиями данного типа из другого сырья. Популярность асбоцемента объясняется низкой стоимостью и распространенностью этой продукции, но для неопытного исполнителя работ могут возникнуть проблемы при бурении на достаточно большую глубину. В процессе поэтапного монтажа обсадных секций ответственным моментом является крепление элементов и работа бура внутри канала.

Так выглядят готовые буронабивные сваи

Готовый к обвязке свайный буронабивной фундамент показан на этом фото:

В индивидуальных случаях расчет должен выполняться профессионалом на основании инженерно – геологических изысканий конкретного участка. Особенности расчета и требования, которые нужно соблюдать при проектировании фундамента с использованием буронабивных свай, даны в СНиП 2.02.03-85.

Технология работ

Применяемая технология устройства буронабивных свай состоит из нескольких последовательных этапов, не представляющих большой сложности при наличии оборудования.

Отличия в конструкции получаемых опор состоят в следующем:

1. После произведенной заливки бетона, стальной обсадной корпус из труб извлекается из скважины.
2. Обсадная труба остается в грунте и служит корпусом для цементного раствора. Единственный недостаток такой технологии – это отсутствие контроля за возможным просачиванием в полость грунтовых вод и, как следствие, увеличение риска размывания части не набравшего крепость бетона. Для защиты от такого воздействия подпочвенной воды в цементную смесь добавляют специальные присадки – стабилизаторы.
3. Свая изготавливается с уширением в нижней части (пятка) или без него. Расширение ствола производится специальным буром (штанга Келли) или выполняется подъем обсадной трубы на 0,5 м при начальной подаче бетона, который разливается шире внутреннего Ø обсадки.

Схематическая последовательность изготовления опорных элементов
Буронабивные сваи с уширением опоры имеют большую несущую способность по сравнению с цилиндрическими конструкциями и высокую устойчивость в слабых грунтах. Но, если опереть основание столба все равно не удастся – свая будет висячей (распределять нагрузку трением боковой поверхности), то лучше делать ровные колонны максимальной длины, поэтому в конкретной ситуации сначала рассчитывают, что лучше использовать короткие сваи с уширением подошвы или длинные цилиндрические столбы.

Применяют различные способы погружения колонны из обсадных труб в пробуренную почву:

• ударный, при котором одновременно с бурением на наружную часть оказывают давление гидравлическими домкратами, последовательно загоняя наращиваемые секции в скважину;
• вращательный (первая секция вставляется в готовую полость, а затем бурение продолжается сквозь нее и секция погружается одновременно с извлечением грунта).

Выбор ударного способа зависит от проходных качеств грунтов участка и вместо домкратов могут быть использованы вибраторы для погружения и извлечения обсадки для свай.

На отмеченное для бурения место устанавливается оборудование. Пробуривается скважина на заданную глубину и сечение. Обсадную трубу свайную погружают на нужную отметку (она указана в проекте). Затем выполняют такие операции:

• из трубы удаляют попавшую землю;
• в очищенный просвет опускают армирующий каркас;
• подают бетон по шлангу или лоткам в достаточном количестве (набивка);
• секции обсадных труб последовательно извлекают из заполненной скважины.

Последовательность операций при бурении обсадной трубой 530 мм на глубину 7 м рядом с фундаментом жилого дома показано на этом видео:

Подготовка

Процесс монтажа каждого элемента выполняется оперативно и непрерывно. Непосредственно на строительной площадке до начала работ готовят следующие материалы, инструменты и оборудование:

• бетономешалку;
• дозирующий бункер;
• вибратор для погружения и выдергивания свай;
• составной вибросердечник;
• уширитель для пяты сваи;
• сваренный из арматурных прутьев каркас;
• обсадные трубы;
• раствор глины;
• доски для изготовления желобов;
• набор быстроразъемных хомутов;
• донный клапан;
• головной кондуктор.

Применение автоматизированного оборудования значительно ускоряет все этапы строительства, экономит трудовые ресурсы.

Не извлекаемые бурозавинчивающиеся трубы

Если труба свайная согласно проекту не подлежит извлечению, то ее можно изготовить в специальном варианте, облегчающем ввинчивание и затрудняющем проникновение грунтовых вод к цементному раствору, показанном на этом фото.

В случае, когда обсадочные трубы не извлекаются после окончания работ, об этом ставят обязательную отметку в строительную техническую документацию на здание.

Армирование

После полного опускания обсадочных труб на расчетную глубину в них устанавливают армирующий каркас. При значительной длине бетонируемого элемента его укладывают не на полную длину сваи, а только в верхней ее части. При этом выдерживается толщина защитного слоя бетона со всех сторонне меньше 7 см (расстояние до внутренней поверхности обсадных элементов). Каркас состоит не менее чем из 6 продольных прутьев Ø 18 мм класса А3. Конструкцию необходимо дополнительно усилить кольцами из металла, толщина которых должна составлять до 9 мм, ширина – от 6 до 9 см.

Симметричный каркас Ø меньше трубы

Приготовленные для установки каркасы выглядят, как на этом фото.

Верхняя часть каркаса оставляется выше уровня бетона для обеспечения связи с ростверком основания дома.

Ростверк можно будет монтировать после того, как залитый бетон наберет установленную прочность (порядка 80%). Для этого потребуется не менее 25 – 30 дней. Ростверковое соединение отдельно стоящих опор служит для равномерного распределения нагрузки на фундамент.

Советы профессионалов

Несмотря на то, что буронабивной фундамент можно сделать самостоятельно, при возведении существует много моментов, известных только опытным строителям, которые делятся своим опытом. Чтобы избежать ошибок при строительстве, обратите внимание на такие моменты:

• тщательно изучите тип грунта, для чего лучше выполнить геодезическую разведку, учитывая полученную информацию при подборе диаметра и глубины установки свай;
• для частного строительства не применяйте опоры диаметром более 200 мм, поскольку для их монтажа потребуется спецтехника, что сделает фундамент дороже;
• при заливке обсадных труб, часть арматуры должна выступать на высоту будущего ростверка для придания ему дополнительной прочности;
• заливку ростверка можно производить только после полного схватывания раствора в буронабивных сваях;
• расстояние между нижней частью ростверка и поверхностью грунта не должно быть меньше 150 мм, чтобы он не деформировался при вспучивании.

Устройство фундаментов из буронабивных свай – это технология набирающая популярность. Она позволяет создать прочную и недорогую основу как для частных домов, легких сооружений, так и промышленных объектов зданий на любых почвах. Затраты на устройство такого фундамента ниже, чем на строительство классической ленточной основы, заглубляемой ниже уровня промерзания грунта, в среднем на 40%. Показатели прочности и долговечности при этом остаются сопоставимыми.

Пример расчета буронабивного свайного фундамента

До начала работ следует определить требуемое количество опорных элементов и их диаметр.

При выполнении расчетов следует учитывать тип и характеристики грунта на участке, уровень залегания грунтовых вод и глубину промерзания. Для частного дома эти показатели можно определить самостоятельно, пробурив скважину.

Минимальный диаметр буронабивных свай при длине элемента менее 3 м должен составлять 30 см.

Исходные данные для расчета:

• дом из кирпича, толщиной наружных стен 640 мм;
• внутренняя несущая стена толщиной 380 мм, длиной 8 метров;
• размер дома 7×8 метров;
• высота этажа 3 метра.

Расчет нагрузок на фундаменты выполняем с учетом удельного веса используемых при строительстве материалов и конструкций.

Таблица 2. Удельный вес основных материалов.

Материал	Масса кг/м3
Кирпич	1800
Железобетон	2400
Пиломатериал сосна	500
Металлическая черепица (кг/м2)	70

Сбор нагрузок

1. Стены:

Масса стен = 7м (длина) × 2 + 8 м(ширина) × 2 × 3(высота) × 0,64 (толщина стены) + 8 × 3 × 0,38 (внутренняя стена) × 1800 кг/м3 (плотность кирпича) × 1,2 (К – поправочный коэффициент) = 116 294,4 кг.

1. Монолитные перекрытия:

Масса перекрытий = 7 м (длина) × 8 м (ширина) × 0,12 (толщина) × 2400 (удельный вес монолитного железобетона) ×1,3 (К) = 20 966 кг.

1. Крыша двускатная деревянная:

Масса крыши = 7,5 м3 пиломатериала × 500 кг (удельный вес древесины) = 3 750 кг.

1. Кровля:

Масса кровли = 7 × 8 × 1,3 (наклон ската) ×70 кг (вес 1м2 металлочерепицы) = 5 096 кг.

1. Железобетонный ростверк:

Под кирпичные стены толщиной 64 см принимаем ростверк из монолитного армированного бетона сечением 60 см× 50 см. Длина ростверка равна длине несущих стен

Масса ростверка = 7×2+8×2 +8 × 0,6 × 0,5 × 2400 (удельный вес железобетона)×1,2(К) = 32 832 кг.

Вес дома с ростверком = 116 294 + 20 966 + 3750 + 5096 + 32 832 = 178 938 кг.

Расчет несущей способности сваи

Для устройства фундамента частного дома изготавливаем сваи диаметром 30 см, длиной 2 метра.

Площадь сечения сваи S = πR² =3.14 × 15² = 706 см2.

Для заливки свай используем бетон В12,5, прочностью 261,8 кгс/см2.

Несущая способность одной сваи =706 × 16,05 = 11 331 кг.

Необходимое количество свай = 178 938 / 11 331 = 16 штук.

Шаг свай = 38/16 = 2,37 м.

При расчете следует руководствоваться СП «Свайные фундаменты»

Для более точного расчета следует учитывать удельный вес всех строительных материалов и конструкций.

Другие типы трубных свай

В предыдущей части статьи мы рассматривали буронабивные сваи, но также существуют и другие их типы. В частном строительстве очень часто используется технология монтажа винтовых стержней в том случае, если планируется возведение легковесных построек. Их преимущество заключается в том, что они подходят для любого грунта, кроме скалистого, хотя и там можно пробурить скважины меньшего сечения. Более того, такой фундамент из труб без труда устанавливается при помощи рычагов вращения своими руками. Он может монтироваться на месте старой основы и снабжаться наголовниками, что является неоспоримым преимуществом, ведь деревянный дом можно приподнять домкратами и установить на новую основу.

Винтовая свая с обсадной трубой

Существует технология продления эксплуатационного периода металлических винтовых стержней, для чего их превращают в набивные, а полости заливают бетоном, который обязательно подвергают трамбовке. Такой прием поможет защитить опоры от коррозии. Подробнее о фундаментах на винтовых сваях.

Не менее часто, чем буронабивные, устраивают асбоцементные фундаменты, которые дополнительно снабжаются заглубленным или подвесным ростверком. Их монтируют там, где ландшафт характеризуется пучинистыми грунтами. Здесь технология также предусматривает бетонирование полостей, что придает основе прочности и увеличивает ее эксплуатационный период.

Подытожив изложенный материал можно с уверенностью сказать, что с применением трубобетонных свай за счет регулировки длины стержня удается решить проблему устройства фундамента на склонах, водянистых и оползневых грунтах. Но, несмотря на массу преимуществ, стоит помнить, что буронабивные сваи в процессе монтажа создают вибрацию с высокой амплитудой, поэтому они могут стать причиной повреждения возведенных поблизости строений.

Достоинства и недостатки

Предлагаем подробней рассмотреть все плюсы и минусы буронабивного свайного фундамента. Как и прочие свайные опоры, такой вариант отличается своими положительными и отрицательными моментами. К главным достоинствам относятся:

• универсальность основания, позволяющая устраивать его на почвенных составах, имеющих разные характеристики грунтов;

• высокий показатель несущей способности;
• несложные расчетные действия и схемы, позволяющие обходиться без оформления проекта;
• продолжительный эксплуатационный период, достигающий ста лет;
• возможность выполнения монтажных работ собственными силами, отсутствие необходимости в бригаде опытных специалистов;
• минимальные объемы земляных работ;
• создание небольшой нагрузки на почву находящихся вокруг строительной площадки участков;
• ведение работ с максимальным сохранением элементов благоустройства;
• приемлемая себестоимость по отношению к расходам на другие фундаментные основания.

Недостатками фундамента из буронабивных свай являются:

• значительные объемы работ, связанных с выполнением бетонирования;
• на сыпучих почвенных составах сваи придется укреплять дополнительно;
• монтажные работы представляют собой процесс, требующий значительных трудозатрат;
• отсутствует возможность обустроить подвальное помещение.

Если делать выбор между буронабивными и винтовыми свайными опорами, то первый вариант окажется более надежным и долговечным. Правда, для установки таких опор потребуется больше денег и сил.

Расчет и схема расположения

Рассмотрим, как правильно рассчитать буронабивной фундамент под дом. Для начала потребуется собрать исходные данные, изучить характерные особенности грунтового состава на площадке, отведенной под строительство. Если подобные исследования выполнялись, все данные будут отмечены в проектном задании. В противном случае придется выполнить шурфирование – вертикально вынуть грунт на глубину полутора – трех метров, чтобы получить возможность для изучения грунтовых слоев и уточнить глубину залегания отличающихся подходящими несущими способностями.

Разведочный шурф позволит вам не только установить несущие слои, но и уточнить их толщину.

Собираем сведения о предполагаемой нагрузке на фундаментное основание. Необходимо суммировать массу всех элементов конструкции объекта, учесть нагрузки временного характера. Для выполнения таких действий рекомендуется воспользоваться проектом и сметной документацией на строительные материалы.

Алгоритм расчетных действий выглядит следующим образом. К примеру, тридцатисантиметровая опора из бетонного материала В22.5 способна принять 3.1 т нагрузки, а аналогичная опора из смеси В17.5 на треть меньше – 2.2 т.

Определяя подходящий диаметр сечения опоры, учтите, что для заливки крупных свай потребуется делать широкие скважины, искать обсадные трубы большого диаметра, закупать приличную партию готового бетона. Узковатые опоры облегчат процесс монтажа, но в таком случае увеличится их численность.

Чтобы правильно выполнить расчет количества буронабивных свай для фундамента, придется общую нагрузку поделить на несущую возможность одного опорного элемента.

Расстояние между сваями определяется по специальной формуле, в которой несущую способность сваи делят на значение нагрузки на 1 метр погонный основы. Есть второй вариант выполнения расчетов – от опоры до опоры расстояние не должно превышать трех диаметров сваи. Следует также учесть, что с увеличением массы объекта шаг установки опор уменьшается. Как правило, минимальное удаление одной сваи от другой – не более пятидесяти сантиметров.

Глубину погружения сваи определяют по уровню расположения несущего грунтового слоя. Заливка бетона должна проводиться на уровень, расположенный ниже точки промерзания почвы, даже если несущий пласт располагается значительно выше.

Составляя схему установки буронабивных свай для фундамента, учтите, что опорные элементы должны размещаться под каждым угловым участком сооружения, вдоль несущих стен с установленным шагом, под расположением входной группы и местами предполагаемых нагрузок.

Преимущества

Бурение скважин и установка в них свай позволяет добиться сразу нескольких положительных результатов:

• Высокая несущая способность. Буронабивной фундамент с ростверком под кирпичный дом прекрасно справляется со своей задачей. Основание хорошо воспринимает нагрузки даже от массивного здания. Обязательным условием становится гидроизоляция между ленточным элементом и стенами здания. Так удается уберечь от разрушения разные по свойствам материалы.
• Бурение скважин и заливка фундамента не оказывает разрушительного воздействия на соседние постройки. Можно проводить строительные работы даже вблизи от существующих зданий.
• Установка возможна при сложных геологических условиях. Также железобетонные опоры подойдут при расположении в земле существующих инженерных коммуникаций.
• Технология проста и предполагает минимальные трудовые затраты на разработку грунта. Бурение скважин позволяет избежать необходимости отрывать котлован или траншеи.
• Фундамент на буронабивных сваях изготавливается на строительной площадке. Нет необходимости в большегрузной технике или специальных устройствах. Для увеличения скорости работ часто нанимают бетононасос.

Свайный фундамент с монолитным ростверком изготавливается в несколько этапов.

Подготовка к началу работ

Перед тем, как изготовить ростверковый фундамент своими руками, необходимо выполнить геологические исследования и запроектировать опорную часть здания. Можно заказать полноценные исследования, но стоить это будет достаточно дорого. При возведении частного дома определить показатели грунта можно самостоятельно. Для этого отрывают шурфы (ямы) или применяют бурение скважин. Почву разрабатывают на глубину на 50 см ниже, чем проектируемая отметка подошвы фундамента. Зная тип и характеристики грунта, можно будет точно рассчитать шаг и армирование свай и ростверка. Без лишнего запаса. А это в свою очередь снизит общие затраты на фундамент.

Результатом данного этапа должны стать известными:

• типы грунтов на участке;
• уровень расположения грунтовых вод;
• водонасыщенность почвы.

От влажности грунта и уровня расположения влаги будет зависеть, какая гидроизоляция необходима фундаменту:

Простая гидроизоляция — рубероид — применяется на сравнительно сухих грунтах

Гидроизоляция пластиковыми трубами — применяется при высокой влажности грунтов

На основании полученных данных проектируют фундамент. Процесс здесь заключается в подборе следующих характеристик:

• глубина заложения свай;
• их сечение;
• расстояние между сваями;
• сечение ростверка;
• армирование свай и ростверка.

Лучше, если работу выполнит опытный проектировщик. При самостоятельном назначении отметки заложения и прочих характеристик, необходимо тщательно изучить информацию по теме и нормативную документацию.

Проводят два расчета:

1. Расчет свай. Железобетонные элементы рассчитываются на сжимающие нагрузки. По причине того, что бетон хорошо работает на такие усилия, мощное армирование не потребуется. Расчетом назначается глубина заложения опор, сечение и шаг.
2. Расчет ростверка. Ленточный элемент рассчитывается как многопролетная балка. Но важно учитывать условия работы: лежит лента на земле или висит в воздухе. При проведении расчетов необходимо назначить сечение и армирование.

На этапе проектирования необходимо не только назначить армирование, но и класс бетона. Для разных элементов часто используют разные материалы:

• для свай достаточно будет бетона класса В15–В20;
• для ростверка необходимо использовать материал не ниже класса В20.

Вот пример рассчитанного фундамента с подобранными сечениями арматуры и класса бетона.

После выбора всех параметров фундамента, можно приступать к их изготовлению.

Разметка участка

Свайный фундамент с монолитным ростверком начинают строить с выноса расположения опор на местность. Сначала снимают плодородный слой почвы. Для того чтобы разметка не помешала земляным работам, необходимо изготовить обноску.

Обноска изготавливается обычно из дерева. Для ее установки потребуются стойки и перемычки. Устанавливают элемент по периметру здания на некотором расстоянии. Важно, чтобы можно было без препятствий выполнить бурение скважин.

В доски обноски забивают гвозди, к которым будет привязываться шнур, обозначающий оси здания. При строительстве обноски важно контролировать перпендикулярность и параллельность линий. Рекомендуется изучить метод треугольника, которым часто пользуются строители.

После завершения разметки можно приступать к следующим этапам.

Бурение скважин, армирование и заливка свай

Важно отметить, что свайно-ростверковый фундамент под деревянный дом и свайно-ростверковый фундамент под газобетон, например, возводятся практически одинаково. Отличия заключаются только в следующих характеристиках:

• шаг свай;
• их сечение;
• армирование опор и ростверка;
• сечение ростверка.

Технология же возведения не имеет существенных отличий. Свайно-ростверковый фундамент под деревянный дом будет менее мощным, чем под кирпич или бетон. Это вызвано тем, что при строительстве используются менее массивные материалы для стен и перекрытий. Все нагрузки должны быть заранее учтены в расчете.

Схема устройства буронабивного фундамента

Бурение скважин под заливку выполняется по разметке, описанной на прошлом этапе. Глубина заложения должна быть назначена ранее расчетом. В пробуренную скважину устанавливают опалубку и армирование. Работа выполняется методом вдавливания. После того, как буром достигнута глубина заложения, необходимо изъять со дна скважины рыхлый грунт. Опорную часть основания трамбуют, после чего укладывают подушку из крупного или среднего песка. Толщина подушки назначается от 30 до 50 см. Она должна учитываться, когда назначается глубина заложения и отметка бурения.

Установив армирование, можно приступать к заливке бетонной смеси. Для удобства и увеличения скорости работ рекомендуется арендовать бетононасос. Если глубина заложения небольшая (как и объем работ), укладку бетона можно выполнять вручную.

Буронабивной фундамент своими руками (каждая опора) должна заливаться за один прием. Только так можно обеспечить целостность элемента.