Расчет несущей способности сваи

Способы вычисления несущей способности по различным параметрам

Несущая способность сваи зависит от целого ряда параметров. Главные из них – материал опоры и виды грунта, с которыми она контактирует при заглублении. Опираясь на данные характеристики можно легко рассчитать необходимое количество элементов свайного фундамента и их геометрические параметры.

Среди получивших наибольшее распространение в частном домостроении можно выделить следующие свайные фундаменты:

• На винтовых сваях;
• На забивных опорах;
• С помощью буронабивных свай.

Каждый вариант хорош в тех или иных случаях и может использоваться при строительстве зданий различной конструкции и этажности.

Расчет фундамента на винтовых сваях

Винтовые сваи представляют собой стальные трубчатые опоры, оснащенные в нижней части лопастями, облегчающими процесс внедрения в грунт. Для строительства домов используют элементы диаметром 133, 108 и 89 мм. Более тонкие сваи можно применять для монтажа легких конструкций типа беседок и террас.

Фундамент на винтовых сваях

Несущая способность сваи с лопастями зависит от следующих параметров опоры:

1. Диаметра трубы;
2. Длины трубы, погруженной в почву;
3. Диаметра лопастей, распределяющих конечную нагрузку на грунт.

Даже трубы самого большого диаметра не позволяют использовать их для строений из таких сравнительно тяжелых строительных материалов, как кирпич и бетонные стеновые блоки. Для соответствия нагрузке дома даже на таких мощных почвах, как глиняные шаг установки винтовых свай может составлять 0,3 метра, что невыгодно с точки зрения технологии и экономики строительства.

Особенности фундамента на забивных сваях

Максимально возможная несущая способность забивной сваи позволяет широко использовать подобный вид фундаментов даже при строительстве многоэтажных жилых домов. Это способствует их распространению при возведении конструкций высотой до 40-60 метров.

Применение специализированной строительной техники позволяет использовать опоры, длина боковой поверхности которой может составлять десятки метров. Забитая свая нижним концом опирается на высокопрочные скальные породы, передавая им нагрузку от конструкции дома. Прочность материала опоры достаточна для сохранения ее целостности под такой высокой нагрузкой.

В частном домостроении фундамент на забивных сваях распространен очень слабо. Связано это с высокой стоимостью аренды пневматического забивного оборудования и его операторов. Только в крайних случаях строительные инженеры склоняются в пользу такого вида фундамента для двухэтажных частных домов.

Буронабивные сваи – оптимальный вариант фундамента

Буронабивные сваи аналогичны забивным, но монтаж тела опор осуществляется непосредственно на месте строительства. Для этого в грунте бурится отверстие, в которое опускается полая цилиндрическая опалубка в виде труб. Внутрь устанавливается стальной усиливающий каркас и полость заполняется бетоном. Для увеличения несущей способности сваи возможно изготовление ее нижнего конца в виде полусферического или конического расширения.

Важный аспект – материал, из которого изготовлена опора и способ ее изготовления. Максимальная величина характерна для железобетонных заводских стоек. Несущая способность сваи по материалу в расчетах характеризуется коэффициентами, величина которых определяется по соответствующим таблицам.

Фундамент на буронабивных сваях

В процессе бурения первого или пробного шурфа на месте строительства необходимо как можно тщательнее изучить имеющиеся слои грунта, ибо каждый из видов почв обладает различной несущей способностью сваи. Конкретные цифры по каждому виду почв легко найти в соответствующем ГОСТе, который называется «Грунты. Классификация». Эти величины учитывают, когда определяется несущая способность сваи по грунту.

Буронабивная свая, как и забивная, благодаря плотной посадке в почву нагрузку от конструкции дома передает не только своим нижним концом, но и по всей боковой поверхности. Это отличает их от свайных опор и служит неоспоримым преимуществом. Для более тщательного изучения технологии расчета несущей способности сваи рассмотрим ее на конкретном примере.

Характеристики винтовых свай – виды, типы, размеры

Ввиду того, что винтовые сваи изготавливаются по ТУ и востребованы для строений разного назначения, на разных типах грунтов, на рынке представлено несколько их разновидностей, а обобщенная классификация приведена в таблице:

Технические характеристики каждой из разновидностей

1. По особенности грунта:

грунт сезонного промерзания (ВСЛ). В этом случае применяются обычные сваи, которые завинчиваются в почву без предварительного бурения. Визуально такие сваи отличает классический тип лопасти и герметично заваренный конус сваи. Место установки сваи заполняется цементно-песчаным раствором;

вечномерзлый грунт (ВСЛМ). Завинчивание в почву требует предварительного бурения почвы. Визуально их отличает мелкая нарезка по всей длине ствола. Место установки сваи заполняется песком.

2. По типу наконечника сваи:

Задача наконечника – сделать процесс завинчивания сваи максимально легким.

литые наконечники для винтовых свай. Отличаются значительной стоимостью и оправданы при наличии очень плотных и/или вечномерзлых грунтов. Литой наконечник способен без разрушений ввинтить сваю в самый сложный грунт без деформации;

сварные наконечники для винтовых свай. Более дешевый вариант, однако, имеющий слабое место в виде сварного шва. Этот тип свай востребован застройщиками, которые выполняют завинчивание сваи вручную. Т.к. есть риск деформировать сваю при закручивании машинным способом. Свая в этом случае закручивается до упора (препятствия), а не до расчетной глубины.

3. По числу лопастей:

однолопастные. Сваи с одной лопастью могут использоваться только в плотных грунтах, в том случае, когда наконечник сваи будет упираться в твердое основание;

многолопастные. Количество лопастей может составлять от одного до шести. Чем слабее грунт, тем больше лопастей должно быть у сваи, это обусловлено тем, что многолопастные сваи более устойчивы к вдавливающим/выталкивающим и горизонтальным нагрузкам.

Виды винтовых свай (однолопастные, двулопастные и многолопастные)

4. По размеру лопастей:

широколопастные. Широкими считаются лопасти, диаметр которых превосходит диаметр трубы в полтора и более раз. По отдельным ТУ он может находиться в диапазоне от 200 до 350 мм. Значительный диаметр винтовых свай позволяет им сохранять стабильное положение в слабых грунтах. Отклонение в пределах +/- 9 мм.;

узколопастные. Разработаны для мерзлых и плотных грунтов. Благодаря тому, что диаметр лопасти винтовой сваи незначителен, её проще завинтить в грунт.

Толщина металла для лопастей варьируется в диапазоне от 9,5 до 12,5 мм.

5. По размеру трубы:

Размеры трубы – параметр собирательный, он включает в себя:

• диаметр трубы (ствола) – 159-325 мм. Среди наиболее востребованных – 89, 108 и 133 мм.;
• длина трубы – 3-12 м.п. Отклонение в пределах +/- 50 мм;
• толщина металла – 8-12 мм. Отклонение в пределах +/- 2 мм.

Утолщение стенок в свою очередь повышает стоимость винтовой сваи, однако уменьшение толщины снижает её эксплуатационные характеристики. Международный стандарт ICC AC358 регламентирует толщину стенок ствола сваи в 8 мм. для использования в нейтральном грунте, и 9,5 мм для химически активного грунта.

Примечание. На рынке присутствуют сваи с толщиной стенки 3-4 мм.

Применение типоразмеров винтовых свай в зависимости от назначения строения представлено в таблице:

Расчет буронабивной сваи

Несущая способность фундамента — это нагрузка, которую он сможет выдержать без разрушений, деформаций или других неприятных процессов. При конструировании буронабивного основания потребуется выяснить следующую информацию:

• сечение элемента;
• длина;
• расстояние между отдельными сваями.

Расчет свай по несущей способности часто выполняется с заранее известным сечением фундамента. Эта характеристика зависит от имеющейся в наличии техники. В качестве исходных данных необходимо подготовить:

• состав грунтов на участке;
• сбор нагрузок на опору дома.

Сбор исходных данных для расчета

Перед тем, как рассчитать буронабивной свайно-ростверковый фундамент, потребуется изучить свойства почвы на участке строительства. Выполнить это можно двумя методами: отрывка шурфов (глубоких ям) или бурение ручным инструментом. Изучение почвы проводят чуть глубже предполагаемой подошвы (примерно на 50 см). При выполнении работ необходимо анализировать каждый плат грунта, определять его тип.

Чтобы получить представление о том, какие бывают грунты, как правильно их различать, рекомендуется прочитать ГОСТ «Грунты. Классификация». Особого внимания заслуживает приложение А, в котором даны основные определения.

Следующий этап расчета буронабивной сваи и ростверка — сбор нагрузок. Его проще выполнять в тоннах. Для его выполнения потребуется знать объемы строительных конструкций и плотности материалов, из которых они изготовлены. Чтобы подсчитать массу здания нужно вспомнить простую формулу из школьной физики: «Массу мы легко найдем, умножив плотность на объем». В сбор нагрузок на фундаменты включают:

• собственную массу опорной части (назначают ориентировочно);
• массу перекрытий, стен, перегородок (проемы из общего объема лучше не вычитать);
• полезную нагрузку на перекрытия (для жилых зданий эта нагрузка назначается 150 кг/м 2 пола, берется на каждом этаже);
• массу кровли;
• снеговую нагрузку (зависит от климатического района строительства, расчет выполняется по СП «Нагрузки и воздействия»).

Найденную массу каждого элемента нужно умножить на коэффициент надежности по нагрузке. Величина этого коэффициента зависит от материала, из которого изготовлена конструкция. Для снеговой и полезной нагрузок коэффициенты постоянны и составляют 1,4 и 1,2 соответственно.

Более подробную информацию о сборе нагрузок на фундаменты можно найти в статье «Сбор нагрузок на фундамент — пример».

Справочная информация

Чтобы правильно рассчитать буронабивной свайный фундамент потребуется знать прочностные характеристики грунта. Информацию об этом можно найти в ВСН 5-71. Для удобства далее представлены адаптированные таблицы из этого документа отдельно по каждому типу почв.

Таблица 1. Несущая способность глинистых грунтов в зависимости от консистенции и пористости на опорном участке сваи, т/м 2 .

Таблица 2. Несущая способность глинистых грунтов по длине буронабивной сваи, т/м 2 .

Таблица 3. Несущая способность песчаных грунтов, т/м 2 .

Таблица 4. Несущая способность крупнообломочных грунтов, т/м 2 .

Чтобы выполнить расчет сечения и расстояния между сваями необходимо выбрать одно или два (для глин) значения из приведенных в таблице в зависимости от результатов отрывки шурфов или бурения.

Порядок расчета

После внимательного изучения всех предыдущих пунктов для расчета свайно-ростверкового фундамента должна иметься следующая информация:

• масса дома в тоннах и нагрузка на каждый погонный метр ростверка;
• несущая способность грунта в тоннах на м 2 .

Чтобы найти нагрузку на погонный метр фундамента, нужно массу дома поделить на суммарную длину ростверка.

Несущая способность одной сваи находится по формуле:

P = (0,7*R*S) + (u*0,8*fin*li), где

P — несущая способность каждой сваи фундамента;

R — прочность грунта, найденная по табл. 1, 3 или 4;

S — площадь сечения сваи на конце (формула для нахождения приведена далее);

Способы вычисления несущей способности по различным параметрам

Несущая способность сваи зависит от целого ряда параметров. Главные из них – материал опоры и виды грунта, с которыми она контактирует при заглублении. Опираясь на данные характеристики можно легко рассчитать необходимое количество элементов свайного фундамента и их геометрические параметры.

Свайные фундаменты

Среди получивших наибольшее распространение в частном домостроении можно выделить следующие свайные фундаменты:

• На винтовых сваях;
• На забивных опорах;
• С помощью буронабивных свай.

Каждый вариант хорош в тех или иных случаях и может использоваться при строительстве зданий различной конструкции и этажности.

Расчет фундамента на винтовых сваях

Винтовые сваи представляют собой стальные трубчатые опоры, оснащенные в нижней части лопастями, облегчающими процесс внедрения в грунт. Для строительства домов используют элементы диаметром 133, 108 и 89 мм. Более тонкие сваи можно применять для монтажа легких конструкций типа беседок и террас.

Фундамент на винтовых сваях

Несущая способность сваи с лопастями зависит от следующих параметров опоры:

1. Диаметра трубы;
2. Длины трубы, погруженной в почву;
3. Диаметра лопастей, распределяющих конечную нагрузку на грунт.

Даже трубы самого большого диаметра не позволяют использовать их для строений из таких сравнительно тяжелых строительных материалов, как кирпич и бетонные стеновые блоки. Для соответствия нагрузке дома даже на таких мощных почвах, как глиняные шаг установки винтовых свай может составлять 0,3 метра, что невыгодно с точки зрения технологии и экономики строительства.

Особенности фундамента на забивных сваях

Максимально возможная несущая способность забивной сваи позволяет широко использовать подобный вид фундаментов даже при строительстве многоэтажных жилых домов. Это способствует их распространению при возведении конструкций высотой до 40-60 метров.

Применение специализированной строительной техники позволяет использовать опоры, длина боковой поверхности которой может составлять десятки метров. Забитая свая нижним концом опирается на высокопрочные скальные породы, передавая им нагрузку от конструкции дома. Прочность материала опоры достаточна для сохранения ее целостности под такой высокой нагрузкой.

В частном домостроении фундамент на забивных сваях распространен очень слабо. Связано это с высокой стоимостью аренды пневматического забивного оборудования и его операторов. Только в крайних случаях строительные инженеры склоняются в пользу такого вида фундамента для двухэтажных частных домов.

Буронабивные сваи – оптимальный вариант фундамента

Буронабивные сваи аналогичны забивным, но монтаж тела опор осуществляется непосредственно на месте строительства. Для этого в грунте бурится отверстие, в которое опускается полая цилиндрическая опалубка в виде труб. Внутрь устанавливается стальной усиливающий каркас и полость заполняется бетоном. Для увеличения несущей способности сваи возможно изготовление ее нижнего конца в виде полусферического или конического расширения.

Важный аспект – материал, из которого изготовлена опора и способ ее изготовления. Максимальная величина характерна для железобетонных заводских стоек. Несущая способность сваи по материалу в расчетах характеризуется коэффициентами, величина которых определяется по соответствующим таблицам.

Фундамент на буронабивных сваях

В процессе бурения первого или пробного шурфа на месте строительства необходимо как можно тщательнее изучить имеющиеся слои грунта, ибо каждый из видов почв обладает различной несущей способностью сваи. Конкретные цифры по каждому виду почв легко найти в соответствующем ГОСТе, который называется «Грунты. Классификация». Эти величины учитывают, когда определяется несущая способность сваи по грунту.

Буронабивная свая, как и забивная, благодаря плотной посадке в почву нагрузку от конструкции дома передает не только своим нижним концом, но и по всей боковой поверхности. Это отличает их от свайных опор и служит неоспоримым преимуществом. Для более тщательного изучения технологии расчета несущей способности сваи рассмотрим ее на конкретном примере.

пример расчета буронабивных свай

Рассчитаем буронабивной фундамент для следующих данных:

• верхний слой грунта, 2 метра – тугопластичный суглинок;ниже – твердая глина, пористость 0,5;площадь дома – 4 х 8 метров, периметр 24 м;стены – кирпич 0,38 метра, плотность 1,8 тонн на кубометр;высота стен одинаковая по всем сторонам: 1 этаж – 3 метра, мансарда – 1,5;крыша – вальмовая, металлочерепица;перекрытия – ж/б плиты, толщина 25 см, площадь 32 кв.м, 2 штуки (пол и мансарда);внутренние стены – ГКЛ, суммарная длина 20 м, высота 2,7, вес квадратного метра – 0,03 тонны;снежная нагрузка – 180 кг на кв.м.

Считаем нагрузки:

• вес стен – (24 х 3 + 24 х 1,5) х 1,2 (коэфф. надежности) х 1,8 = 88,65 тонн;перегородки – 1,2 х 2,7 х 20 х 0,03 = 2 тонны;перекрытия + цементная стяжка 3 см = 1,2 х 0,25 х 32 х 2,5 = 48 тонн;кровля – 1,2 х 4 х 8 х 0,06 = 2,3;снег – 1,4 х 4 х 8 х 0,18 = 8,1;суммарная полезная нагрузка – 11,5;всего – 112,94 тонны;нагрузка на метр погонный – 6,69 тонн.

Выполняем расчет для круглых свай длиной 3 метра, сечением 30 см, используя приведенные выше формулы:

• f = 3,14 D2 / 4 = 3,14 х 0,3 х 0,3 / 4 = 0,071;U = 3,14 х D = 0,942;Р1 = 4,47;Р2 = 7,84;Р = 12,31;L (шаг между сваями) = 1,84 метра.

Повторяем расчеты два раза, увеличивая и уменьшая сечение сваи.

Ничего принципиально невыполнимого в этих расчетах нет, только долго, трудоемко и требуется предельная аккуратность. Чтобы сократить трудозатраты, можно выполнить расчет буронабивной сваи онлайн с помощью сетевого калькулятора.

А лучше вообще устраниться от решения этой задачи – заказать расчет буронабивного свайного фундамента нам. Цены у нас невысокие, вычисления будут выполнять профессионалы, а вам не придется тратить время.

По желанию заказчика мы полностью выполним все работы под ключ, начиная с геологических исследований и заканчивая устройством ростверка.

Расчет основных характеристик буронабивных свай

Перед началом строительства нужно совершить расчет несущей способности и выбрать материал изготовления, который напрямую будет влиять на показатели будущего основания.

Расчет несущей способности

Просто недопустимо выпускать из виду этот показатель в ситуациях, когда планируется сооружать здание на основании из свай. От него напрямую зависит количество используемых материалов и количество столбов, которые будет необходимо использовать при строительстве.

Таблица несущей способности свай

Несущая способность свай, на которые действует вертикальная нагрузка, зависит от уровня сопротивления основания (влияют используемые материалы), а также показатель сопротивляемости грунта. Чтобы провести расчет несущей способности свай, можно воспользоваться формулой:

Несущая способность = 0.7 КФ х (Нс х По х Пс х 0.8 Кус х Нсг х Тсг)

КФ – коэфф. однородности грунта.

Нс – нижнее сопротивление грунта.

По – площадь опирания столба (м2).

Пс – периметр столба (м).

Кус – коэффициент условий работы.

Нсг – нормативное сопротивление грунта боковой поверхности.

Тсг – толщина слоя грунта (м).

Проводя расчет несущей способности, также нужно учитывать размер столба. Как пример, столб диаметром 30 см выдерживает 1700 кг, а свая толщиной 50 см – уже целых 5000 кг. Это говорит об большом влиянии каждого сантиметра на уровень нагрузки, который будет выдерживать диаметр.

Таблица сопротивления свайных столбов в зависимости от глубины погружения

Как использовать данные геологической разведки

Поле буронабивных свай

После того как проведена геология местности – самостоятельно или нанятыми специалистами – можно приступать к определению начальных геометрических характеристик свай.

Нас интересуют тип грунта, показатель коэффициента неоднородности грунта, глубина промерзания и уровень расположения грунтовых вод. Схема расчета несущей способности буронабивной сваи для различных типов грунтов находится в приложениях СП 24.13330.2011.

Глубина заложения сваи должна быть как минимум на полметра ниже глубины промерзания, чтобы предотвратить воздействие морозного пучения грунтов на опорную часть колонны. Средняя глубина промерзания в центральной полосе России 1,2 метра, значит, минимальная длина сваи должна составлять в таком случае 1,7 метра. Значение меняется для отдельно взятых регионов.

Некоторые грунты, характеризующихся как слабые, высокопучинистые и просадочные, не подходят для устройства свайных фундаментов – для них больше подходят ленточные или плитные фундаменты. Определить тип грунта, а также тип совместимого фундамента, значит исключить скорое разрушение конструкций. Показатели неоднородности грунта, указанные в таблицах вышеперечисленных нормативных документов, используются в дальнейших расчетах.

Виды и типы забивных свай

С позиции материала, используемого при производстве забивных свай, все разнообразие можно разделить на три вида:

сваи забивные металлические. Используются редко из-за дороговизны и меньшей, по сравнению с ЖБ сваями, несущей способностью. Для производства сваи используют трубы, рельсы, швеллер. Преимущество – сравнительно меньший вес. Срок службы – 40-60 лет;

сваи забивные деревянные. Используют только для фундамента небольших, легких строений, преимущественно для деревянных и каркасных домов, т.е. сфера их применения ограничена частным строительством. Существенными недостатками является дороговизна (дорогие породы деревьев: дуб, лиственница, бук, ясень), трудоемкость производства. При установке на твердых породах грунта конус деревянной сваи усиливается металлическим наконечником. Характеристики сваи из дерева: диаметр – 200-400 мм, длина 3-8 м.п. Срок службы – 50 лет;

сваи забивные железобетонные. Бетонные, усиленные армированием конструкции. Срок службы – до 150 лет.

Остальные разновидности будут касаться железобетонных свай и представлены в таблице:

Маркировка железобетонных свай

Рекомендации по маркировке забивных ж/б свай содержатся в ГОСТ 19804-91 и ГОСТ 23009. Маркируются сваи буквенно-числовой последовательностью, в которой:

• вторая – номер варианта армирования (при использовании ненапрягаемой арматуры) и класс (для сваи с напрягаемой арматурой);
• первая группа – тип сваи, и ее размеры;
• третья – характеристики сваи.

Существующие типы забивных свай в соответствии с положениями ГОСТ 19804-91 приведены в таблице:

Расчет количества материалов столбчатого фундамента

Выберите тип фундаментного столба Это могут быть столбы с круглым или прямоугольным основанием. И с круглой или прямоугольной основной частью.

Укажите размеры в миллиметрах

B — Ширина или диаметр. H — Высота основной части.

A — Высота основания столба. Если свая без основания, то не указывайте этот размер. D — Ширина или диаметр основания.

D1 — Длина для прямоугольного основания. B1 — Ширина для прямоугольного столба. При круглых сечениях эти размеры в расчете не участвуют.

Габариты столбчатого фундамента

X — Ширина фундамента. Y — Длина фундамента.

X1 — Количество столбов по ширине, включая столбы по углам. Y1 — Количество столбов по длине, включая столбы по углам.

S — Если отмечено, то будут рассчитываться столбы, расположенные равномерно под всем домом. Если нет, то столбы только по периметру фундамента.

Габариты ростверка

E — Ширина ростверка. F — Высота ростверка. Если расчет монолитного ростверка не требуется, то не указывайте эти размеры.

Арматура

ARM1 — Количество прутьев арматуры в одном столбе. ARM2 — Количество рядов арматуры в ленте ростверка. ARMD — Диаметр арматуры. Указывается всегда в миллиметрах. Если армирования не требуется, то установите значения в 0.

Укажите количество цемента для изготовления одного кубического метра бетона. В килограммах. Укажите пропорции для изготовления бетона, по весу. Эти данные различны в каждом конкретном случае. Они зависят от марки цемента, размеров щебня и технологии строительства. Уточняйте их у поставщиков строительных материалов.

Для расчета ориентировочной стоимости строительных материалов укажите их цены.

В результате программа автоматически вычислит:

Расстояние между фундаментными столбами и их количество. Объем бетона для одного столба, отдельно для верхней и нижней части. Количество бетона для ростверка. Длину и вес необходимого количества арматуры. Стоимость строительных материалов для устройства монолитного столбчатого или свайного фундамента с ростверком. Чертежи дадут общее представление и помогут в проектировании свайных фундаментов.

Для бань и домов без подвалов, домов с легкими стенами и домов из кирпича, где применять ленточный фундамент не экономично, часто применяется столбчатый фундамент. Его расчет дело трудоемкое, но с нашей программой подсчеты не отнимут у вас много времени. Все, что вам нужно, это заполнить согласно инструкции соответствующие поля, и вы получите сведения о необходимых для строительства материалах, узнаете их количество и общую стоимость.

Глава VI. БУРОНАБИВНЫЕ СВАИ. СТЕНЫ В ГРУНТЕ

§ VI.1. ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ

VI.1.1. Общие сведения

В СССР фундаменты на буронабивных сваях применялись до недавнего времени в основном в мостостроении и портовом строительстве, однако в последние годы они получают все более широкое распространение в промышленном и гражданском строительстве.

В соответствии с технологией изготовления выделяются три основные группы (типа) буронабивных свай:

• – устраиваемых в сухих и маловлажных связных грунтах, не требующих специальных мероприятий по креплению стенок скважин;
• – изготовляемых в несвязных, слабых и обводненных грунтах, стенки скважин которых удерживаются от обрушения избыточным давлением воды или глинистым раствором;
• – сооружаемых в аналогичных грунтовых условиях с креплением стенок при помощи обсадных труб (неизвлекаемых или инвентарных).

VI.1.2. Технология изготовления буронабивных свай в связных сухих и маловлажных грунтах

В сухих и маловлажных грунтах, например лессовых, буронабивные сваи устраиваются при помощи буровых агрегатов, снабженных рабочими органами, действующими по принципу вращательного бурения (шнековая колонна или ковшевой бур), разбуривающими в грунте скважину необходимого диаметра и глубины в зависимости от требований проекта и применяемого оборудования. Устье скважины обсаживается для предотвращения обрушения грунта металлическим патрубком. Бурение производится с периодической выдачей грунта на поверхность в отвал, с последующей погрузкой его в автотранспорт.

После достижения забоя скважины проектной отметки в необходимых случаях в нижней части или по длине скважины устраиваются уширения разбуриванием полости при помощи специального приспособления — уширителя. По окончании бурения скважина освидетельствуется, и после ее приемки в необходимых случаях в нее устанавливается арматурный каркас и производится бетонирование.

По окончании бетонирования скважины голова сваи формуется в специальном инвентарном кондукторе.

Наиболее часто по этой технологии изготовляются буронабивные сваи диаметром 400, 500, 600, 1000 и 1200 мм и длиной до 30 м. Буронабивные сваи этого типа нашли широкое применение в промышленном и гражданском строительстве .

Егоров А.И., Рогачевскии Л.И. Применение буровых свай большого диаметра в промышленном и гражданском строительстве. Основания и фундаменты. V сборник КИСИ

Схема изготовления буронабивных свай по описанной технологии приведена на рис. VI-1.

Рис. VI-1. Технологическая схема устройства буронабивных свай без применения обсадных трубVI.1.3. Технология изготовления буронабивных свай с креплением стенок скважин от обрушения избыточным давлением воды или глинистым раствором

Указанная технология изготовления буронабивных свай используется при устройстве их в неустойчивых обводненных грунтах.

Бурение скважины осуществляется вращательным способом, однако в случае необходимости проходки скальных включений и прослоек могут быть применены сменные рабочие органы ударного типа (грейферы, долота). Стенки скважины в этом случае удерживаются от обрушения глинистым раствором или избыточным давлением столба воды в скважине. Массовое устройство буронабивных свай связано с необходимостью готовить и транспортировать большие объемы глинистого раствора, а затем либо восстанавливать, либо удалять со строительной площадки использованный раствор. Это создает определенные затруднения в проведении работ в зимних условиях, кроме того, при устройстве буронабивных свай с применением глинистого раствора затруднен контроль качества бурения скважин.

Принцип крепления стенок скважин избыточным давлением столба воды, залитой в скважину выше уровня грунтовых вод, состоит в том, что избыточный напор создает гидродинамический поток воды из скважины в окружающий грунт. При этом возникают силы, препятствующие обрушению и оплыванию стенок скважины. Необходимым условием производства работ этим методом является превышение уровнем воды в скважине уровня грунтовых вод. Величина превышения должна быть, как правило, не менее 3 м.

Описанный метод крепления стенок скважин от обрушения наиболее прост, однако является менее надежным, сложен в зимних условиях, требует безукоризненной организации работ.

По окончании бурения скважин и зачистки забоя в нее устанавливается арматурный каркас и скважина бетонируется. Бетонирование осуществляется методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ). При бетонировании под водой применяют бетонолитные трубы с герметичными быстроразъемными стыками.

Бетонирование и формование головы свай производится так же, как и бетонирование свай в сухих грунтах.

Расчет свайного фундамента

Выяснить, сколько именно нужно винтовых свай для фундамента, можно только после суммирования будущих нагрузок. Ниже приведено подробное руководство. Но следует знать, что учитывать надо не только основные строительные конструкции, но и отделочные материалы. Значительным весом обладают дверные и оконные блоки, инженерные коммуникации. Надо добавить вес мебели, крупной бытовой техники, котельного и другого оборудования.

Итоговый результат зависит от типа покрытия кровли, дополнительного оборудования

Калькулятор расчета суммарной нагрузки, оказываемой на свайно-винтовой фундамент

Далее приведены примечания к программе расчета:

• Площадь перегородок и внешних стен можно подсчитать лично. Для этого используют имеющиеся чертежи. Более точными получатся данные, если вычесть площадь дверных и оконных блоков. Если этого не делать, прочность фундамента будет создана с запасом. На этом этапе в соответствующей графе калькулятора выбирают основной материал строительных конструкций.
• Сведения о площади этажей пригодятся для расчета массы перекрытий. Здесь также указывают материал с учетом армирования, других важных деталей из открывающегося в соответствующем пункте списка. Следует вычесть пустые участки для монтажа лестничных маршей.
• Далее выбирают тип кровельного покрытия. Если нет определенного варианта, отмечают материалы, близкие по весу. Так, например, покрытие рубероидом будет примерно равно по весу мягкой битумной кровле при одинаковом количестве слоев. Вес стропильной системы добавляется программой автоматически с учетом сделанного выбора.
• В холодную пору года значительный вес способна создать снеговая нагрузка. Для точности необходимо отметить угол наклона скатов по отношению к горизонтали.

Карта осадков, определяющая вес снегового покрова

• Указанные на рисунке данные (нагрузки в кг на м. кв.) заносить в калькулятор не надо. Достаточно указать зону, в которой будет построен объект недвижимости.
• Масса ростверка из дерева незначительна, поэтому ее учитываю при расчетах, увеличивая размеры соответствующих стен. Если для обвязки свайного фундамента применяют металлический швеллер, иные тяжелые материалы, требуется отдельное вычисление.

После проверки данных нажимают виртуальную клавишу подтверждения. Расчет выполняется быстро, без дополнительного вмешательства со стороны пользователя. Чтобы узнать, хватит ли прочности опор, полученное значение делят на несущую способность единичной детали (НС), которая вычислена заранее.

Допустим, что для каркасного дома получилось количество свай, равное 17. Это еще не итоговый результат. С помощью чертежа с контуром здания и стенами выполняют распределение опорных точек. Их устанавливают в местах сопряжения ограждающих конструкций, в углах. На прямых отрезках строительных конструкций устанавливают сваи с шагом не более 300 см.

Если расчет сделать с запасом, не понадобится усиление буроинъекционными технологиями «слабого» фундамента

Приведенный выше расчет используют для проектирования капитальных строений. Небольшие пристройки, заборы и другие легкие сооружения можно возводить на менее прочных основаниях. Но надо помнить, что понадобятся отдельные опоры под тяжелое технологическое оборудование. Аналогичное дополнительное укрепление устанавливают под колонну, удерживающую большой вес, другие ответственные элементы силового каркаса.

При сложном рельефе местности и на крутых склонах перепад высот может быть слишком большой. В некоторых случаях понадобятся сваи разной длины. Их ввинчивают так, чтобы остался запас от расчетной высоты от 30 до 60 см. Излишки помечают с применением нивелира, обрезают по одному уровню. Далее закрепляют оголовки, устанавливают ростверк в соответствии с выбранным вариантом.

Загородный дом на винтовых сваях

Watch this video on YouTube