Железобетонные забивные сваи – свойства и характеристики

Как правильно подбирать для дома, веранды, забора?

Винтовые сваи отличаются от остальных типов такого фундамента более дешевой стоимостью, но при этом ограниченной грузоподъемностью.

Рекомендации по выбору винтовых опор под разные случаи частного строительства:

Среди всех забивных опор широкое применение получили ж/б конструкции, которые в отличие от деревянных и металлических столбов, способны выдержать большие нагрузки и служат от 100 лет.

Назначение железобетонных забивных опор:

В отличие от двух предыдущих типов буронабивные сваи изготавливаются непосредственно на строительной площадке. Перед тем, как подготавливать скважину, конструктору необходимо проанализировать суммарные нагрузки и геологию почвы.

В соответствии с потребностями в несущей способности фундамента бурят шурфы таких размеров:

Длины несущих элементов определяются, исходя из уровня твердых пород, в которые должны упираться нижние концы свай. При этом обязательным остается условие, что глубина фундамента закладывается ниже точки промерзания.

Характеристики и размеры железобетонных забивных свай

Материал подготовлен для сайта www.moydomik.net

Характеристики свай из ЖБИ сплошного квадратного сечения приведены в ТУ 243-57 Минстроя.

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:

Советы

Вне зависимости от выбранной технологии и размеров, назначения здания обязательно составляются схемы, в которых отражены несущая нагрузка опор, глубина их заглубления, шаг, диаметр и так далее.

Если в строении предусмотрены тяжеловесные конструкции, например, печи, камины, то под них нужен собственный мини-фундамент. Он не связан с основным основанием и должен возводиться по собственным расчетам.

При забивании сваи своими руками следует помнить, что она должна устанавливаться ниже уровня промерзания грунта и проходить все слабые слои. Только так можно добиться прочности и надежности фундамента свайного типа.

Забивают сваи, как уже говорилось, до твердого грунта, глубина которого соответствует проектной документации

При этом важно убедиться, что элемент достиг твердых слоев, а не уперся, например, в камень. В противном случае не избежать перекоса сваи в процессе эксплуатации дома, что влияет на геометрию строения в целом

Погружение или забивание свай лучше вести в теплое время года, после того, как верхние слои почвы оттаяли

Если провести работы до заморозков не удается, то можно вести их в штатном режиме при условии, что грунт промерз на глубину не более метра

Погружение или забивание свай лучше вести в теплое время года, после того, как верхние слои почвы оттаяли. Если провести работы до заморозков не удается, то можно вести их в штатном режиме при условии, что грунт промерз на глубину не более метра.

Если промерзание более значительное, можно использовать специальное устройство – «паровую иглу». Она представляет трубку, на которой имеет отверстие – из него выходит горячий пар. Трубка опускается в скважину, способствуя размораживанию почвы. Для мерзлых грунтов подходит также буроопускной метод с предварительным бурением лидерных скважин.

Для забивки свай малого диаметра на небольшую глубину можно использовать ручной молот. Для более масштабного строительства применяют электрический или гидравлический молот. Их стоимость высока, но можно взять в аренду, если речь идет о частном домостроении.

При использовании буроопускного метода следует предварительно позаботиться о вывозе доставаемого в процессе бурения грунта. В противном случае уровень строительства поднимется в среднем на 0,5 м.

Стратегическое значение при лидерном бурении имеет глубина скважины. Она должна быть на полметра короче опоры. В противном случае не удастся обеспечить удерживание сваи грунтом.

О вибропогружении, вдавливании и забивке свай смотрите в следующем видео.

Технология забивки железобетонных свай[править]

Процесс забивки железобетонных свай происходит в несколько этапов

1. Перед началом погружения пятно застройки размечается. Точки забивки отмечаются согласно плану при помощи арматурных прутьев либо иных подручных средств
2. Лебедка копровой установки, цепляясь за монтажные петли, подтягивает отдельный элемент к месту погружения
3. Свая переводится в вертикальное положение
4. Острый наконечник находятся снизу
5. Плоская противоположная часть стыкуется с наголовником копровой установки
6. Молот спускается по мачте, фиксируя элемент
7. Происходит фиксация также в направляющих мачты
8. Серией ударов свая погружается до проектного уровня под постоянным строгим контролем вертикальности положения

При необходимости установленные элементы обрезаются по одному уровню, устанавливаются оголовки, либо монолитный железобетонный ростверк.

Забивные железобетонные сваи – плюсы и минусы

Сравнение достоинств и недостатков.

Преимущества ЖБ свай

• отсутствует выемка грунта;
• устойчивость к влаге, огню, атмосферному давлению, химическому составу почвы;
• высокая несущая способность;
• усиленная прочность (за счет арматурного каркаса);
• высокая скорость монтажа, в т.ч. возможность работать в разных погодных условиях;
• доступная цена.

Примечание. Забивные сваи сдерживают горизонтальные подвижки почвы за счет давления, которое оказывает построенное на свайном фундаменте здание.

Недостатки ЖБ свай

• выпор грунта – вероятность вытеснения воды на участке с обводненным грунтом;
• сложность обустройства цокольного этажа;
• высокий уровень шума в процессе забивания;
• значительный вес сваи;
• разрушение верхней части сваи при забивании, что приводит к необходимости ее обрезания;
• значительные динамические колебания, что делает невозможным забивку сваи рядом с другими строениями.

Что это такое, характеристики свайных опор

Буронабивные сваи – силовая конструкция, которая отвечает за передачу нагрузки от дома на несущий слой грунта. Опорные элементы создаются непосредственно на стройплощадке, когда заранее делают усиление подготовленных шурфы арматурным каркасом и заливают бетонным раствором.

Буронабивные сваи можно использовать в качестве самостоятельных силовых элементов, например:

• при строительстве заборов;
• легковесных хозяйственных построек;
• временных сооружений (бытовок).

Верхняя часть силовой конструкции (лента или плита) связывает отдельно стоящие опоры и воспринимает на себя суммарные нагрузки от дома, равномерно распределяя их между буронабивными сваями. Таким образом получают надежное несущее основание для тяжеловесных сооружений 1-й и 2-й степеней ответственности.

• с защитой стен скважины за счет применения обсадных труб (погружных и извлекаемых);
• с защитой стенок шурфов от обсыпания с помощью бентонитового раствора;
• подача бетона через полость непрерывного шнега.

По форме буронабивные сваи могут иметь одинаковое сечение по всей высоте или быть усложнены расширенной пятой в нижней части для улучшения несущей способности фундамента.

Плюсы и минусы

Преимущества следующие: 

• доступная технология для применения в частном строительстве;
• высокая скорость возведения – уже через две недели после бетонирования скважин можно приступать к следующему этапу возведения дома;
• эффективны при строительстве практически на любых типах грунта, в том числе на пучинистых и сыпучих почвах, а также на участках со сложным рельефом;
• удобство монтажа на площадках с высокой плотностью застройки;
• значительная несущая способность каждого силового элемента – до 400 т.

Помимо очевидных достоинств технологии, необходимо также учитывать ее недостатки:

• потребность в расходе большого количества бетона;
• сложность контроля над выполняемыми технологическими процессами;
• необходимость привлечения спецтехники при закладке фундамента на значительную глубину (более 2 м);
• при строительстве на пучинистых грунтах необходимо преждевременно продумать уширение пяты опоры и обвязку конструкции ростверком, чтобы предотвратить выталкивание сваи из почвы в результате действия сил морозного пучения;
• строительство подземных помещений в доме на буронабивных опорах окажется затратным по времени и средствам мероприятием.

Сфера применения

Применение технологии монтажа буронабивных свай считается оправданным в таких ситуациях:

• ведется строительство промышленных объектов и тяжеловесных конструкций, жилых домов и построек сельскохозяйственного назначения на крутых склонах;
• возводимый объект по проекту расположен на заболоченной местности, а также на участках со слабым грунтом, где несущий пласт и точка промерзания расположены достаточно глубоко, но не ниже 3 м от уровня поверхности;
• высокая плотность застройки на рабочем участке, что предопределяет необходимость контроля динамических нагрузок на существующие дома и сооружения.

Что лучше: винтовые сваи или бетонные (забивные, буронабивные, сваи-оболочки)?

Забивные ж/б сваи в большинстве случаев работают как висячие, то есть их несущая способность обеспечивается в первую очередь трением по боковой поверхности. Следовательно, при проектировании фундамента на их основе необходимо дополнительно выполнять расчеты на воздействие касательных сил морозного пучения.

Морозное пучение связано с наличием в порах грунта воды и ее замерзанием.

На степень пучинистости влияют разные факторы, в том числе уровень расположения грунтовых вод. Так если он расположен выше отметки глубины промерзания, то выпучивание фундаментной конструкции может достигнуть нескольких метров. Кроме того, грунт в разных частях участка может подниматься на разную высоту, что усугубляет негативное воздействие на основание.

В результате с течением времени фундамент неравномерно деформируется, что вызывает крены, образование трещин и т.д.

В связи с этим согласно обязательному приложению Ж «Расчет свайных фундаментов на воздействие сил морозного пучения» СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты»: «при строительстве зданий и сооружений на свайных фундаментах в сезоннопромерзающих или искусственно замороженных пучинистых грунтах необходимо учитывать касательные силы морозного пучения. Расчет оснований и свайных фундаментов по устойчивости и прочности на воздействие сил морозного пучения грунтов следует производить при эксплуатации неотапливаемых сооружений, мачт линий электропередачи и мобильной связи, трубопроводов и др.».

К неотапливаемым сооружениям относят все строения, которые не оказывают теплового воздействия на грунт. Так как большинство строений на свайных фундаментах имеют высокий ростверк, и их пол не соприкасается с грунтом, они не оказывают теплового воздействия на грунт под ними.

Таким образом, для свайных фундаментов с высоким ростверком (исключением являются фундаменты из широколопастных винтовых свай, при установке которых лопасть располагается за глубиной промерзания, что позволяет ей противостоять негативному воздействию касательных сил морозного пучения) нужно обязательно выполнять расчет по устойчивости, подтверждающий, что удерживающие силы (собственный вес, полезная нагрузка, силы сопротивления, удерживающие сваю от выпучивания из-за трения ее боковой поверхности о талый грунт, лежащий ниже расчетной глубины промерзания) превосходят «выпучивающие» (касательные силы морозного пучения).

В случае касательных сил грунт примерзает к боковым стенкам фундамента, поднимая их за счет сил бокового трения, образовавшихся при смерзании. Примерзнув к стенкам фундамента, вспучивающийся грунт поднимает и фундамент, разделяя его на части. Эти силы могут достигать 5-7 тс на квадратный метр боковой поверхности фундамента.

Формула расчета имеет вид:

Расчеты на действие сил морозного пучения в средне- и сильнопучинистых грунтах показывают, что для уравновешивания касательных сил морозного пучения для пригруженных сооружений нужна заделка в непучинистые грунты на глубину равную слою сезонного промерзания. Для непригруженных и легких сооружений – на глубину не менее 2 толщин сезоннопромерзающего слоя.

При нормативной глубине промерзания 1,5 м, минимальная глубина забивки свай составляет в средне- и сильнопучинистых грунтах:

• для пригруженных сооружений – 3 м;
• для непригруженных и легких – 5,5 м.

Так как забивные сваи малого сечения устанавливаются с помощью малогабаритных сваебойных установок, часто они оказываются заглублены в грунт не более чем на 3-4 м, что создает серьезную угрозу безопасности.

Еще один важный аспект – сечение забивных железобетонных свай. Хотя ГОСТ 19804-2012 указывает минимальное допустимое сечение 200х200 мм. Тем не менее, строительные компании часто предлагают сваи сечением 150х150 мм, которых даже нет в нормативных документах. Если же такие сваи выполнены из бетона, марка морозостойкости которого ниже F100, то срок эксплуатации таких конструкций не превысит 5-6 сезонов.

Подводя итог, можно сделать вывод, что забивные железобетонные сваи, при условии их соответствия строительным нормам и правилам, – хорошее, но довольно дорогое решение для фундамента.

В качестве альтернативы могут быть использованы винтовые сваи. Конечно, это решение также имеет определенные особенности, с которыми необходимо считаться (подробнее «Минусы свайно-винтового фундамента»), однако если участь слабые и сильные стороны такой конструкции как на этапе проектирования, так и на этапе строительства, возможно не только избежать проблем, но и добиться увеличения показателей эффективности, срока службы и т.п.

Оборудование для погружения железобетонных свай

Полный комплект оборудования, которое используется при погружении железобетонных свай, для удобства можно разделить на две категории: навесное оборудование (ударные молоты, вибропогружатели, копровые матчи), а также стандартные сваебойные машины, комплектуемые специальной навесной техникой.

Ударные молоты для монтажа ж/б свай

Такие молоты подразделяются на несколько разновидностей, определяются по принципу работы. Таким образом, есть гидравлические и дизельные установки, которые классифицируются на штанговые и трубчатые.

Наша компания использует только качественно оборудование, которое имеет оптимальную производительность. Оно различается по массе ударного бойка:

• Легкие молоты имеют вес ударного элемента до 1,25 т. Подобная техника может опускать ж/б сваи, имеющие массу до 3 тонн.
• Средние агрегаты весят до 2,5 т.
• Тяжелые – более 2,5 т.

Дизельные молоты, которые бывают штанговыми и трубчатыми, могут иметь различную конструкцию. Трубчатая разновидность предполагает движение ударной части внутри каркаса, а штанговый должен двигаться по специальным направляющим колоннам.

Копровые мачты для установки ж/б свай

Копровая мачта – это одна из главных составляющих копровой машины. Утилитарное предназначение такого изделия – закрепление положения и направления движения опары в момент погружения. Ударные молоты, расположенные на мачтах, должны осуществлять перемещение по продольным балкам, одновременно со сваей.

На каждый копровой мачте находятся два вида гидроцилиндров. Один отвечает за изменением места расположения ударного молота, а другой – меняет расположение самой мачты в пространстве. Каждый гидроцилиндр отвечает за ход движения в продольной плоскости. Благодаря этому, возможно погружение железобетонных свай под уклоном.

Сваебойные машины для установки железобетонных свай

Сваебойная машина – самая популярная техника, применяемая при погружении опор. Она представляет собой механизм с гусеничной или колёсной базой, оборудованный стреловым краном, плановой гидравлической системой, платформой для работы и лебедкой, которая поднимает опоры.

Описание действий, выполняемых бригадой при погружении железобетонных конструкций:

• Сваебойная машина закрепляется в месте погружения железобетонной сваи, после чего подтягивают опоры с расходного склада к копровой установке. На концах свайного столба находятся петли для монтажа, соединяемые с карабинами. Опору с помощью лебедочного механизма перемещают к месту установки.
• После подтягивания сваи на дистанцию в 1/3 от ее длины к копру, опору начинают строповать тросами и поворачивают к мачте тыльной стороной.
• Сваю заводят в наголовник, присутствующий на ударном молоте. Далее опускают конструкцию таким образом, чтобы острый конец доходил до грунта, а голова в это время касалась копровой мачты. После этого голову опоры отводят от мачты и опускают на нее дизельный молот, а далее –фиксируют наголовник на столбе.
• Сваю требуется закрепить в направляющих частях мачты, а потом удостовериться в вертикальности ее расположения и соосности опоры относительно ударной части молота.
• Монтаж происходит до тех пор, пока опора не опустится в грунт на глубину примерно полтора метра, удары следует наносить мощностью около 20-30 процентов, относительно полной мощности. Именно за счёт этих ударов осуществляется направляющая функция.
• Как только свая пройдет два метра, молот будет работать на полную мощность. Только при наступлении проектного отказа следует останавливать забивку сваи.

Каждая наша железобетонная свая была изготовлена по стандартам ГОСТа No 19804. Проверка на качество применяется ко всем опорам – в производственном цеху и во время приемки на объекте строительства.

Особенности забивного фундамента на ЖБИ-сваях

Железобетонные сваи бывают двух видов – цельными и полыми. Полые изготавливаются при помощи центрифуги, имеют чаще всего круглую форму и используются в строительстве одноэтажных зданий. Не подходят для возведения фундамента в сейсмически активных зонах, торфяных почвах. В отличие от цельных, полые свайные столбы имеют меньший вес, что значительно упрощает работу с ними.

ЖБИ-сваи.

Маркировка свай из железобетона в соответствии с ГОСТом

• «С» – столбы с поперечным армированием.
• «СК» – сваи круглые, имеющие полость.
• «СП» – столбы квадратной конфигурации, имеют круглую полость, за счет чего снижается их вес. Армируются как напрягаемым, так и обычным методом.
• «СГ» – прямоугольные сваи из тяжелого бетона. За счет увеличения площади сечения, отличаются большей несущей способностью, чем квадратные.
• «СЦ» – сваи с квадратным сечением без поперечного армирования.
• «1СД» – колонновидные сваи.
• «2СД» – колонновидные сваи, предназначенные для установки по средним осям.
• «ССН», «ССВ» – составные свайные столбы.

Железобетонные сваи сплошного сечения

Цельные сваи бывают нескольких форм – Н-образные, круглой, квадратной или прямоугольной конфигурации.

Особенности армирования

Для изготовления используется гидротехнический бетон и стальная арматура. Армирование может быть как обыкновенным или натяжным.

Особенность армирования с помощью предварительно напряженной арматуры в том, что металлический элемент, прежде чем бетонировать, растягивают с помощью домкрата или другого приспособления.

Также растяжение можно усилить при использовании электричества – через арматуру пропускается огромный ток, что приводит к нагреву металла и он расширяется. Арматура фиксируется в этом состоянии на протяжении всего цикла бетонирования сваи.

Расположение арматуры внутри сваи.

После застывания бетона, напряжение с металлического элемента снимается – прекращается подача тока или ослабляется фиксация домкратом. Такой способ увеличивает прочность изделия.

Между бетоном и металлом возникает напряжение, так как металлический элемент пытается сжаться, а бетон – сохранить свои позиции – старается растянуть металл в прежнее состояние. Это дает возможность частично потянуть армирующий элемент на изгибе и повысить прочность всей конструкции.

В зависимости от положения, сваи армируются двумя способами.

1. Продольное армирование. Представляет собой основную рабочую арматуру.
2. Поперечное армирование. Его цель – объединить продольную арматуру и принимать ударную нагрузку в процессе забивания сваи.

Применение забивного ЖБИ фундамента

Железобетонный свайный фундамент – наиболее распространенный тип фундаментов. Он используется для:

• строительства частных домов;
• строительства производственных зданий и сооружений;
• строительства многоэтажных и малоэтажных построек;
• для построек из кирпича, древесины, газобетона, пеноблоков и других материалов;
• как основание под каркасные дома, гаражи, беседки и другие хозяйственные постройки.

Особенности ЖБИ-фундамента

1. Бетонные сваи обладают высокой прочностью и выносливостью. Согласно ГОСТу, прочность бетонного столба должна быть не меньше 200 кгс/см2. Минимальный вес, который может выдержать свая – 125 тонн.
2. Бетон склонен к разрушению в неблагоприятной среде – почвах с высоким содержанием хлоридов, кальция, сульфатов и других минеральных солей и щелочей.
3. Большой вес ЖБИ-свай затрудняет транспортировку и установку.
4. Использование для фундамента того или иного типа свай зависит, в первую очередь, от особенностей почвы.

Подбор типа ЖБИ-основания под почву

Фундамент из бетонных свай

Основание из бетонных свай подходит для всех видов грунтов (за исключением скалистых), гарантирует долговечность и прочность конструкции, стойкость к различным воздействиям, обходится сравнительно недорого, возводится быстро. Фундамент создается из большого числа , погруженных в грунт вертикально и объединенных бетонным каркасом, который называется ростверком.

Чаще всего такой вариант выбирают для строительства индивидуальных зданий на очень неустойчивых грунтах, а также при проектировании промышленных зданий, цехов, небольших торговых центров.

Для реализации проекта нужно меньше времени, трудозатрат, финансов, можно не выравнивать высотные перепады и сделать строение устойчивым даже при строительстве на подтопляемых участках.

Фундамент на железобетонных сваях допускает последующую установку основного ленточного основания. При выборе свай ориентируются на особенности грунта, смету, возможность использовать те или иные технологии, технику, инструмент и т.д. В частном строительстве возможно реализовать лишь проект дома на заливных опорах, другие варианты требуют привлечения крупной техники, мастеров и т.д.

Технические характеристики

Отличительные свойства бетонных свай прямопропорционально зависят от марки бетона, применяемого при изготовлении железобетона. Крепкий опорный фундамент получится из бетонной смеси с высокой маркой. Маркировка обозначается цифрами и свидетельствует о прочности бетона на сжатие, характеризует класс. Производя бетонные сваи распространено применение марки В 6,5 и выше. Важным показателем являются морозостойкость F и влагостойкость W раствора, определяемых ГОСТом. Вес — параметр, зависящий от типа бетона и размера опоры, чем он тяжелее, тем выше плотность железобетонного стержня.