Конструкция свайного фундамента
Из чего состоит конструкция фундамента? Свайный фундамент состоит из оболочек или свай и объединяющей их сверху балки или плиты, называемой ростверком. Ростверк воспринимает нагрузку от сооружения, расположенного над ним и распределяет ее между всеми сваями.
Свайные фундаменты виды
Существует большое количество различных конструкций свайных фундаментов. Различают виды свайных фундаментов, имеющие высокий или низкий ростверк.
У высокого ростверка подошва возвышается над поверхностью земли, а низкий ростверк выполняется заглубленным в грунт.
Конструкция фундамента, имеющего высокий ростверк, обладает существенными преимуществами перед заглубленным внутрь фундаментом с низким ростверком.
Преимущества фундаментов с высоким ростверком:
- При одинаковой жесткости и несущей способности на их сооружение уходит меньше затрат труда и материалов.
- Не нужно выполнять земляные работы по устройству котлована в грунте.
- Вместо шпунтовых ограждений котлованов могут использоваться более дешевые перемычки разных конструкций.
- Вместо монолитных плит, которые бетонируют на месте, можно применять плиты из сборного железобетона.
- Оболочки и столбы используют более эффективно.
- Уменьшается размыв дна русла.
Винтовые сваи для различных типов домов.
По типу несущих элементов свайные фундаменты подразделяются на фундаменты из свай, оболочек и столбов. Можно создать фундаменты с наклонным расположением элементов. При этом по своей несущей способности и жесткости они будут равноценны фундаментам с заглубленной в грунт плитой.
Преимущества свайных фундаментов:
- Их можно устраивать на слабых грунтах с низкой прочностью, большой глубиной промерзания, пучинистостью и сжимаемостью.
- Сваи передают нагрузки на более глубокие прочные слои грунта и тем самым обеспечивают строению прочность и долговечность.
- Многие конструкции свайных фундаментов могут быть смонтированы с сокращением объемов земляных и бетонных работ по сравнению с другими видами фундаментов.
Недостатки свайных фундаментов:
Виды используемой обвязки
Сваи представляют собой столбы, которые вбиты или вкручены в почву. Чтобы они превратились в фундамент, требуется их обвязка. Выбор виды обвязки зависит от веса конструкции и типа грунта. Наиболее популярные из них:
- Сваи-колонны. Используются для дачи или другого легкого сооружения.
- Деревянная обвязка. Может использоваться при строительстве деревянного или легкого каркасного дома.
- Металлическая обвязка. Позволяет изготовить прочную и надежную конструкцию, которую можно использовать практически в любом частном строительстве.
- Монолитный ростверк. Сочетает в себе свайное и ленточное основание. Рекомендуется в том случае, если нужна жесткая и надежная конструкция.
Выбор обвязки зависит от несущей нагрузки будущего строения, вида используемых свай и других особенностей.
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.
Устройство буронабивного свайного фундамента
Конечно, применение механизированных средств позволяет значительно сократить время установки фундамента, однако, обладая соответствующей информацией можно самостоятельно произвести все работы. Для этого человеку необходимо в первую очередь отметить места будущего расположения свай на участке.
Организовать бурение можно при помощи специализированной техники, а можно вручную буром. Каждая скважина должна быть не менее 15 и не более 40 сантиметров.
Существует другая технология, согласно которой скважина у поверхности должна быть около двадцати сантиметров, а на дне около сорока. Глубина, на которую свая уходит в грунт около двух метров.
Главное условие — глубина отверстия должна быть больше той, на которую промерзает почва. Иногда скважины делают не глубокими, но усиливают угловыми колодцами большей глубины.
Если грунт плохой плотности, необходимо делать дополнительную опалубку. Чтобы усилить несущую способность основания дополнительно проводят вертикальное армирование — пруты толщиной 12 мм через каждый метр скручивают проволокой. Такой фундамент, независимо от рыхлости почвы, способен выдержать большие нагрузки.
Сфера применения свайных фундаментов
Выбор в пользу свайного основания целесообразен в следующих случаях:
- Характеристики грунта на участке не позволяют использовать фундаменты мелкозаглубленного и наземного типа. К таким грунтам относятся: торфяники, болотистые почвы, нестабильные суглинки, пучинистые, лёссовидные и набухающие грунты, плывуны и пр.
- Высокий уровень залегания грунтовых вод на участке, а также существующая угроза подтопления в период сезонных паводков.
- Строительство осуществляется в сейсмически неблагоприятном регионе.
- В районах вечной мерзлоты или при промерзании грунтов более 2 метров.
- Наличие перепадов высот на участке, строительство дома на склоне.
На грунтах со средними характеристиками, где возможно устройство наземного фундамента выбор в пользу свай позволяет существенно сократить объем земляных и бетонных работ, что приводит к снижению стоимости строительства. Основание на сваях отлично подходит для деревянных, брусовых и каркасных домов, а также строений из легких штучных материалов: газо- и пеноблоков, силикатного кирпича, керамзито- и шлакобетона. Для коттеджей из железобетонных плит и керамического кирпича использовать свайный фундамент также возможно, но при этом нагрузку, как правило, воспринимают не отдельные опоры, а свайные кусты, расчет которых должен производить только профессионал.
Как рассчитать монолитную основу
Расчет свайно-ростверкового фундамента выполняется опытными и грамотными специалистами.
Это сложная и ответственная инженерная задача, которая не под силу людям посторонним и не имеющим специальной подготовки (работа проводится с использованием схем и формул).
Если возможности обратиться к специалистам нет, можно воспользоваться онлайн-калькуляторами, которые дают достаточно корректный ответ в течение нескольких секунд и совершенно бесплатно.
Если по каким-либо причинам необходимо рассчитать опорную конструкцию самостоятельно, выполняют следующие действия:
- Производится подсчет веса дома вместе с имуществом, ветровой и снеговой нагрузкой, дополнительными элементами. Этот пункт самый сложный, так как надо учесть абсолютно все факторы воздействия на фундамент со стороны постройки. Некоторые значения можно отыскать в таблицах СНиП, например — величину ветровой и снеговой нагрузки, свойственных данному региону.
- Полученное значение умножают на коэффициент прочности конструкции. Обычно его принимают равным 1,1, но в некоторых случаях используют повышенный коэффициент — 1,2.
Величина запаса прочности актуальна только для данной конфигурации дома.
Все дополнительные элементы, отделка, мебель или пристройки будут увеличивать его вес и нагружать фундамент сверх расчетного значения.
Поэтому вполне допускается принять коэффициент прочности намного больший, чтобы избежать в будущем деформации или разрушения фундамента.
После того, как нагрузка определена, выполняется расчет количества свай.
Общий вес дома делят на величину допустимой нагрузки единицы и округляют результат до целого числа.
Допустимая нагрузка на готовые опоры указывается в паспорте изделий, для буронабивных свай ее рассчитывают самостоятельно, используя методику, указанную в СНиП или других источниках.
Как выполняется закручивание вручную
Планируя закручивание винтовых свай вручную, важно оценивать собственные силы. Массивные основания для большого загородного коттеджа потребует привлечение техники
Небольшие бытовые постройки, летний домик или веранду можно выполнить своими руками, видео покажет этапы проведения подобной деятельности.
Необходимые для выполнения работ инструменты
Решив закручивать их самостоятельно, потребуется подготовить:
- Шпагат.
- Рулетку.
- Металлическую арматуру (прутья).
- Лом.
- Выступающие в качестве рычагов две трубы.
Решив выполнить работы, закручивая винтовые сваи самостоятельно, в первую очередь потребуется внимательно отнестись к их выбору. Специалисты рекомендуют отдавать предпочтение готовым изделиям, выполненным давно зарекомендовавшими себя на рынке производителями из надежных металлических сплавов.
Надежное вкручивание, выполняется только в случае проведения расчета длины металлической арматуры. Они должны доходить на глубину, расположенную ниже уровня промерзания почвы.
Проведение разметки свайного поля
Узнавая, как закрутить винтовые сваи своими руками, важно определиться с местом проведения работ и определить площадь будущего строительства. В зависимости от площади основания возводимого здания определяется количество свай
Разметка свайного поля
При маркировке готовых свай на маркировке обязательно указывается их несущая способность. За счет этого для установки будущего строения потребуется только рассчитать на основании этих данных их количество. В расчетах используются данные о будущем удельном весе создаваемого строения и его габариты.
Проект, на основе которого можно будет закрутить винтовые сваи своими руками, должен учитывать следующие обязательные требования:
- Расстояние между опорами не должно превышать три метра, это позволит избежать провисания обвязки.
- Вкручивать их обязательно нужно по углам будущего сооружения и по его периметру.
Эти условия необходимо учитывать для установки опор и будущего вкручивания винтовых свай своими руками. Далее, проводится установка опор, которые соединяются шпагатом. Разметочные элементы проверяются с помощью строительного уровня.
Как далее провести самостоятельную установку винтовых свай?
Проведение работ все-таки проводится с помощью хотя бы одного или двоих помощников. А также работу упростит созданная также своими руками самая простая рычажная конструкция. Для её создания:
- Вставляется лом в отверстие, существующее на изделии.
- Длину рычага увеличивают надеваемые на лом трубы.
Такие винтовые опоры будут использовать два работника, выполняющие закручивание винтовых свай вручную. Самому владельцу будущего строения или еще одному из его помощников желательно осуществлять контроль с использованием магнитного уровня. Такая проверка выполняется несколько раз во время установки. Первая проверка уровнем выполняется перед началом ввинчивания и далее её желательно осуществлять после каждого поворота на 360о. Это обеспечит выполнение вертикального размещения сваи.
Порядок проведения ввинчивания свай с использованием подручной техники
Облегчить процесс и вкрутить свои надежно поможет использование подручной техники. Для этого достаточно узнать, как закрутить винтовую сваю своими руками с помощью дрели и минимального дополнительного набора инструментов.
В этом случае для закручивания потребуется:
- Дрель.
- Редукторный гайковерт.
- Болты и прочный крепеж.
Для повышения жесткости может использоваться прокладка швеллера, что повысит жесткость и предотвратит деформацию. В этом варианте выполнения работ закручивать винтовые сваи одному также проблематично. Желательно выполнение работ с помощью 2-3 помощников. Специализированная машина в такой ситуации не потребуется и вкрутить можно надежно и быстро.
Использование дрели и редуктора ускоряет завинчивание винтовых свай в грунт
Вкручивая сваи винтовые с использованием техники важно контролировать вертикальное завинчивание винтовых свай с использованием магнитного строительного уровня
На какую глубину важно погружать опоры
При создании данного фундамента большая роль уделяется глубине погружения винтовых опор. Вводимые в грунт ввинчиванием, они закручиваются до того момента, когда грунт начинает оказывать максимальное сопротивление при введении свай. Работа продолжается до того момента, пока оборудование позволяет продолжать ввинчивание сваи. Если работы будут прекращены ранее, отсутствие нагрузки на плотный слой грунта станет причиной возможного проседания фундамента под весом строения.
Это интересно: УШП фундамент — технология утепленной шведской плиты
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.
Подготовительный этап
Начать стоит с шурфов или бурения. Главная цель при проведении этого мероприятия — выяснить, какие грунты расположены на участке, а также узнать уровень залегания грунтовых вод. Закладывать фундамент нужно с соблюдением правила: отметка подошвы должна быть как минимум на 50 см выше уровня расположения горизонта воды.
Как правильно делать исследование грунта? Для этого используют два метода:
- отрывка шурфов (глубоких ям, размеры в плане обычно составляют 1х2 м);
- ручное бурение.
В первом случае рассматривают почву на стенках ямы. Также проверяют, не пошла ли со дна вода. Во втором варианте исследуют грунт на лопастях инструмента.
После того как определили, какая почва имеется на участке, потребуется найти ее прочностные показатели. Сделать это можно с помощью специальных таблиц.
Таблица несущей способности разных типов грунтов
Стоимость закладки основания под дом может составлять до 30% от сметы на все здание. Чтобы избежать перерасхода средств, нужно выполнить расчет, который позволит найти оптимальные параметры конструкции, которые позволят одновременно гарантировать минимальные затраты, прочность и надежность. Для вашего удобства вы можете воспользоваться онлайн-расчетом.
Плюсы фундамента
У бетонных свай для фундамента имеются как достоинства, так и определенные недостатки. Можно выделить в такие положительные характеристики:
- Такие конструкции фундаментов можно без особых проблем установить самостоятельно в любое время года, в практической любом климате, независимо от условий погоды.
- Устанавливать сваи из бетона можно как на равнине, так и на крутых склонах, холмистых площадках.
- Среди преимуществ Можно также выделить быстрый монтаж. Его можно осуществить буквально за 2-3 дня.
- Стоимость возведения такого типа фундамента достаточно низкая, нет необходимости расходовать средства на приобретение различных дополнительных инструментов и материалов.
- И самое главное – при наличии достаточного количества опыта и инструмента можно смонтировать бетонные сваи для фундамента своими руками.
Технология и процесс монтажа фундамента свайного типа
Монтаж винтовых свай Все знают, что нужно перед работой изучать технические регламенты, правила. В случае с любым основанием для дома, нельзя приступать к работе без теоретических знаний.
Итак, начинать монтаж опоры лучше с учета нестабильности грунта. Устанавливать закладные нужно строго ниже уровня слабой породы.
Аналогичная ситуация с глубоким промерзанием. Столбы должны погружаться строго ниже уровня промерзания. Бетонная опора устанавливается выше уровня земли. На тот же уровень выводится железная арматура, необходимая при заливке ростверка. Нужная высота в таком случае 40-50 сантиметров.
Сам процесс опишем поэтапно:
- Разметка обязательна до начала работы. Размечают участок для несущей конструкции. Строго после этого начинают выемку первого слоя (черноземного). Слой обрабатывают аккуратно, соблюдая уровни горизонтали и вертикали.
- По разметке, через определенное расстояние начинают бурить углубления. Необходимый диаметр для бура – 15 сантиметров. Углубления зависят от уровня промерзания земли. Самое дно скважины (углубления) на 5 сантиметров затрамбовывают песком, создавая песчаную усадочную подушку.
- Обязательно для внутренней части полости – это укладка рубероида (технология при заливке скважины с арматурой или без нее).
- Установка винтовых свай начинается с углов будущего каркаса.
Технология устройства ростверка
Монтаж ростверка – это создание несущего пояса для стен. Порядок действий при создании следующий:
- Строим опалубку. Устанавливаем крепкий желоб из дощатых щитов.
- Для исключения утечек бетона при заливке, внутреннюю поверхность опалубки застилаем слоем рубероида или полиэтилена.
- Собираем арматурный каркас и размещаем внутри опалубки. Для образования единого каркаса свариваем его с армпоясом скважин.
- Делаем заливку бетоном с разных точек, равномерно распределяя его по всей опалубке. Этот процесс необходимо выполнить за один раз, без каких-либо перерывов.
- После заливки ленту накрываем мешковиной и выдерживаем 20-30 дней. Опалубку можно снять раньше, примерно через 10 дней.
- Готовый ростверк гидроизолируем и переходим к дальнейшему строительству.
Устройство ростверка
Обвязка свайного фундамента
Для обвязки свайного фундамента может использоваться брус, металлоизделия, а если есть речь идет о массивном сооружение, то в качестве обвязки применяется железобетонный или металлический ростверк. Выбор типа и материала обвязки зависит от массы дома и материала, из которого он будет построен, свайных опор, типа наземной части.
- Обвязка брусом используется для деревянных и каркасных домов. Для соединения свай с брусом обвязки необходимо чтобы оголовки были металлическими, поэтому такое соединение используется преимущественно для винтовых опор.
- Обвязка швеллером применяется для строений из штучных материалов. Швеллер приваривается к оголовкам винтовых свай или специальным металлическим оголовкам-площадкам буронабивных опор, создавая жесткую конструкцию, которая обладает повышенной прочностью и устойчивостью.
- Обвязка профильной трубой возможна только для легких домиков и хозпостроек. Технология обвязки в этом случае повторяет конструкцию со швеллером, но вместо металлопрокатного изделия используется толстостенная полая труба.
Отдельно стоит упомянуть обвязку, которая используется для соединения буронабивных свай и монолитной наземной части. В этом случае две части фундамента соединяются при помощи арматуры, образуя арматурный узел. Стержни связываются между собой проволокой и сваркой в соответствии с ранее выбранной схемой.
Технология изготовления свай для неустойчивого грунта
В том случае, когда строительство объекта будет проводиться на участке с неустойчивым грунтом, застройщику придется возвести максимально прочную несущую конструкцию, способный выдерживать сезонные подтопления. Специалисты рекомендуют выбор делать в пользу свайного фундамента, который позволит надежно зафиксировать строение и предотвратить его разрушение.
Если будет устанавливаться буронабивные сваи, то технология предусматривает задействование ударного метода для создания скважин. В том случае, когда застройщик планирует проводить бурение в грунте, имеющем скальные прослойки, то он может задействовать специальный инструмент, например, грейфер или долото.
Процедура монтажа буронабивных свай проводится следующим образом:
- По завершении всех работ по созданию скважин, в них устанавливается каркас, сваренный из арматуры.
- Внутрь скважины вставляется труба, по которой будет осуществляться подача бетонного раствора. Она углубляется до упора, на ее дне следует установить специальный клапан, который будет контролировать процесс подачи и уплотнения раствора.
- По мере наполнения скважины бетоном застройщик должен извлекать трубу (лучше постепенно уменьшать количество секций).
Технология возведения несъемной опалубки
Устройство несъемной опалубки практически ничем не отличается от съемного варианта.
Этап 1: Песчаная подушка.
На дне траншеи сделать подушку из песка и тщательно ее утрамбовать с помощью жидкой цементной смеси.
Этап 2: Гидроизоляция.
Далее выкладывается слой геотекстиля или рубероида, которые отвечают за функцию гидроизолирования фундамента.
Этап 3: Монтаж первого блочного ряда.
Сначала пригоняются друг к другу блоки с закрытым дном, далее сверху выстраиваются коробчатые элементы. Все пазы тщательно соединяются и монтируются внутренние перемычки.
Этап 4: Армирование.
Устанавливается армированный каркас по высоте общего опалубочного коридора.
Этап 5: Заливка.
Производится заливание бетонной смеси в полученный коридор.
С помощью нижеприведенного видео можно пошагово изучить процесс создания несъемной опалубки, а также ознакомиться с правилами и преимуществами ее создания.
Буровые сваи
А теперь давайте поговорим о том, как еще можно разделить забивные бетонные сваи фундамента по виду строительства. Так, можно разделить их на такие виды:
- Буронабивные со сплошным сечением. Для них необходимо заранее сделать отверстие. В случае если почва глинистая, то нужно пробить скважину несколько выше, нежели граница расположения подземных вод. У колодца при этом стены не нужно закреплять. Иные разновидности грунтов позволяют сделать при помощи бура скважину, которая уходит за линию грунтовых вод. Стены сваи необходимо закрепить смесью из глины либо же трубами. После укрепления эти трубы необходимо удалить. После колодец можно залить бетоном.
- Бораты — их можно создать при помощи специальной фрезы для работы с грунтом.
- Если сделать скважину при помощи взрывов и бура, то можно установить опору с камуфлетной пятой.
