В каких случаях применяется буронабивной фундамент, его преимущества и особенности

Что представляет собой такой фундамент

Ростверк происходит от немецкого слова Rostwerk, то есть строение-решетка. Сама же конструкция представляет собой объединение большого количества свай в одно целое.

В качестве фундамента ростверк играет довольно значимую роль, потому что за счет его использования все нагрузки, которые будут оказываться зданием на сваи, распределяются абсолютно равномерно. В данном случае ростверк может представляться не только в качестве какой-нибудь балки, но еще и представлять собой полноценную железобетонную плиту.

Буронабивной фундамент, технология которого будет рассмотрена далее, играет также еще одну важную роль – через сваи ростверком передается полностью нагрузка от всей наземной части здания на грунт. Если речь идет о деревянных домах, такую роль отыгрывает нижний венец конструкции, но мы будем рассматривать именно кирпичные постройки.

Метод возведения

Сухой способ применяется в том случае, если не требуется укрепление стен скважины. Подходит для возведения фундамента на устойчивом твердоглинистом, тугоплавком и полутвердом грунте. Если необходимо, осуществляется расширение скважины в нижней точке.

Для бетонирования возводится опалубка. По заполнению скважины бетоном, элементы конструкции постепенно извлекаются. В итоге, получается сформированная голова ствола, на которую укладывается утеплитель. Максимальные размеры для использования сухого способа: глубина 30 м, диаметр 40-120 см.

Если почва неустойчива и насыщена влагой, используется глиняный раствор. Возведение опалубки не требуется, так как создается гидростатическое давление. Глинистый раствор выливается по штанге в скважину. Смесь поднимается вдоль стен, проникает в зумпф. С помощью насоса, раствор проникает внутрь пустотелой буровой штанги. Обеспечивается постоянная циркуляция зумпфа. В скважины устанавливаются сваи, которые после заливаются бетоном.

Современная технология фундекс позволяет возвести фундамент с минимальным воздействием на грунт. Способ необходим при сейсмической неустойчивости.

Что такое свайно-ростверковый фундамент

Свайный фундамент, наверное, представляют себе все: это некоторое количество свай, заглубленных в грунт до уровня несущего слоя или ниже уровня промерзания. В чистом виде этот тип фундамента используется редко. Виной тому своеобразная конструкция, которая не позволяет перераспределять между сваями нагрузку от дома. Потому свайный фундамент в основном делают под срубы из бревна или бруса, иногда — под каркасные постройки. Эти типы стройматериала, из-за своих особенностей, сами перераспределяют нагрузку. С домами из других материалов они совместимы плохо.

Зато их усовершенствованный вид — свайный фундамент с ростверком — лишен многих недостатков и может использоваться и под кирпичные, и под блочные постройки.  В них все опоры завязаны при помощи ленты из металла или железобетона (бетона) в единую конструкцию. Эта лента и называется ростверком.

Так выглядит свайно-ростверковый фундамент вынутый из земли

Ростверк — это часть фундамента, объединяющая оголовки свай и служащая опорой для стен. Именно ростверк принимает, и за счет замкнутой конструкции, перераспределяет нагрузку, передавая ее на сваи.  Он может быть металлическим, деревянным, бетонным или железобетонным. По типу исполнения бетонные (железобетонные) ростверки бывают низкими и высокими.

Различают свайные фундаменты с высоким и низки ростверком

Высокий ростверк находится выше уровня земли. Чаще всего его делают из металла — швеллеров большого сечения или квадратных металлических труб. Еще делают такой ростверк из бетона, но его устройство сложнее: приходится придумывать, как залить ленту на расстоянии от земли.

Как работает ростверк и что он дает

Любой дом в разных частях будет давать разную нагрузку: отделка, мебель, санфаянс, другие вещи размещены неравномерно. Следовательно, и нагрузка от разных его частей будет разной. Ростверк принимает на себя эти неравномерные нагрузки и перераспределяет их. Сваям уже передается «выровненная» нагрузка.

Чем отличаются свайные и свайно-ростверковые фундаменты (чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)

Чем это хорошо? Тем, что при одинаковой нагруженности свай, меньше шансов на то, что они будут усаживаться неравномерно. А неравномерная усадка ведет, как известно, к трещинам в фундаменте и стенах. Потому свайно-ростверковый фундамент более стабилен. Хотя главный недостаток свайных фундаментов остается: мы не можем знать, что за грунт находится под каждой из свай.  Потому спрогнозировать их поведение нереально. Именно поэтому их не очень любят архитекторы: гарантировать многолетнюю эксплуатацию дома невозможно.

Ленточный фундамент на сваях

Более предсказуемы в этом плане низкие ростверки. Они начинаются обычно ниже уровня земли и отливаются из армированного (или нет — зависит от проекта) бетона. Причем арматура свай связывается с арматурой ростверка.

В этом случае ростверк — это мелкозаглубенный ленточный фундамент и изготавливается он по той же технологии. Отличается тем, что имеет жесткую связь со сваями, что в разы повышает надежность и устойчивость конструкции. Еще такие фундаменты называют ленточными на сваях или свайно-ленточными. Такая конструкция является почти идеальной: сочетает в себе плюсы свайного и ленточного фундамента, в значительной мере компенсируя их недостатки.

Устройство свайно-ленточного фундамента (чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)

Как он работает? Нагрузка от дома передается на ленту. Благодаря наличию продольной арматуры перераспределяется по всей площади. Так как лента опирается и на грунт, то часть нагрузки передается ему, остальная приходится на сваи. При этом нагрузка и усадка равномерны: их «выравнивает» лента.

В зимнее время, когда начинают на фундамент воздействовать силы пучения, проявляются все плюсы свайно-ленточного фундамента. Если дом стоит на пучнистых грунтах, их глубина заложения ниже уровня замерзания, очень сложно представить условия, при которых дом перекости или он даст неравномерную усадку.

При воздействии сил пучения на ленту, «пятки» свай, да и они сами, не дают возможности грунтам сдвинуть фундамент. Потому ленточно-свайные фундаменты — отличный выбор на сильно пучнистых почвах. Затраты при этом гораздо выше, чем при строительстве обычного свайного фундамента, но намного ниже, чем при строительстве ленты ниже глубины промерзания.

Принцип установки свай: поэтапная инструкция

Подготовка

Необходимо подготовить площадку для монтажа бетонного фундамента – убрать мусор, снять почву с растительностью. Разметить территорию, места, где требуется установить сваи. Установить вешки. Чтобы разметка была более точной, нужно использовать шнурку.

Шнуровка

Пробуривание скважины

Монтаж скважин необходимо проводить в местах, где установлены вешки. Когда бур достигнет необходимой глубины, вытаскивают, удаляют землю. Проводится трамбовка, засыпается песчаная подушка. Слой песка — 30-50 см.

Как установить обсадную трубу

Монтаж обсадной трубы необходим в местах, где почва имеет песчаный характер, болотистая местность. На грунтах с глинистым, суглинистым основанием, установка труб не обязательна. Процесс армирования проходит намного проще.

Пластиковые, металлические, асбестоцементные изделия можно использовать в качестве обсадной трубы. Можно купить трубы, предназначенные для скважин. Установленные элементы должны располагаться строго вертикально.

Монтаж арматуры

Чтобы провести армирование свай, необходим металлический рифленый прут, диаметром 12мм. Для возведения небольших строений достаточно 4-6 вертикально расположенных прутов. Для обвязки потребуется стержень, диаметром 4 мм.

Цилиндрическая конструкция должна быть меньше размеров скважины на 3-5 см. Обвязка стержней проводится вязальной проволокой, пластиковыми хомутами. Армирующий каркас должен возвышаться над землей, примерно на 30 см. Сборка производится на поверхности земли, каркас спускается в скважину, огражденную обсадной трубой.

Пример армирования

Заливка бетонной смеси

Лучший вариант для заливки свайных сооружений — бетон марки В12.5, В15. Для удобства заливки раствора вручную, можно использовать воронку с большим горловищем. После каждых 25-30 сантиметров бетонного раствора, рекомендуется проводить усадку, можно металлическим прутом. Позволит избавиться от пустот в фундаменте, заполнить ниши. После заливки, оставляют на 5-7 дней.

Достоинства буронабивного фундамента с ростверком

Буронабивной фундамент легко сделать своими руками без применения спецтехники

Положительными сторонами при обустройстве буронабивного основания являются:

1. Хорошая несущая способность основания в мягких грунтах.
2. В отличие от фундамента на забивных сваях с ростверком не требуется использование крупногабаритной спецтехники.
3. Возможность устройства различных типов ростверка.
4. Этот вид фундамента можно изготовить своими руками, тем самым снизив затраты. Сваи можно заливать поочерёдно.
5. Для различных типов нагрузок можно подобрать соответствующие габариты свайного поля.

Если перед застройщиком стоит задача разработать свой собственный проект и реализовать его, то буронабивной фундамент с ростверком может стать надёжным основанием нового строения. Особенности технологии изготовления широко описаны в строительных стандартах и правилах. Строя в соответствии с ними, можно не сомневаться в надёжности выбранного фундамента.

Какие расчеты нужны при монтаже свай

При расчетах свай, определяют следующие величины:

• Длина.
• Диаметр.
• Число.
• Расположение.

Средними показателями диаметра устанавливаемых бетонных конструкций, считают диапазон 15-40 см. Распространенный вид — с сечением 20 см. Для точных расчетов, нужно использовать таблицы, указывающие диаметр опор, способности выдерживать нагрузки.

Примерное расположение свай

Узнав, какую несущую способность имеет одна единица бетонного сооружения, можно вычислить расстояние между ними:

I = P/Q:

• I – Подходящий шаг между конструкциями.
• P – Какую нагрузку выдерживает одна единица.
• Q – Нагрузка, оказываемая на квадратный метр основания (нужно узнать массу здания, поделить на общую длину ростверка).

Расчет: здание, общая масса — около 50 тонн. Устанавливается на тугой суглинок. Диаметр одной сваи — 20 см. Получаем следующий расчет:

Массу здания 50000 кг/ на нагрузку, оказываемую основанием здания 1884 кг = 26.53 (округляем до 27). Для возведения здания массой 50 тонн, необходимо расположить 27 опор по периметру основания.

Если планируется установка тяжелых сооружений внутри дома, под ними также располагают сваи. Глубина скважины зависит от несущего грунта, уровня промерзания. В средней полосе России — 1.5-3 метра.

Расчеты при монтаже монолитного ростверка

Чтобы определить ширину конструкции:

B=M/L*R:

• Ширина ростверка.
• Вес здания.
• Длина бетонного сооружения.
• Какую нагрузку может выдержать грунт.

Расчет армирования

Перед заливкой свай проводится армирование для усиления основы. Размер арматуры зависит от массы здания, весовой нагрузки на фундамент. Распространенная арматура — с рифлением, размером 12 мм.

Особенности гидроизоляции свай

Как уже упоминалось, разные виды свай нуждаются в разной гидроизоляции. Во время подбора учитывается следующее:

• способ армирования сваи;
• форма сечения сваи;
• особенности грунта;
• особенности здания.

Специалисты «ИМС-КОНСТРУКТ» знают все тонкости процесса гидроизоляции буронабивных и винтовых свай и правильно подберут не только материал для проведения работ, но и оптимальную технологию, а также проведут все необходимые работы.

Буронабивные сваи гидроизолируют при помощи рубероида, который сворачивают трубкой и помещают в скважину для установки сваи. Таким образом, он ещё и является опалубкой, а после того, как залитый в процессе бетон застывает, — не позволяет ему контактировать с грунтовыми водами.

Что касается винтовых свай из металла, то их гидроизоляция осуществляется за счёт покрытия специальным гидрофобным составом. Для забивных свай из железобетона и дерева применяется пропитка водозащитными составами, которые исключают впитывание ими влаги.

Технология устройства

При устройстве буронабивных свай своими руками следует иметь в виду, что технологический процесс изготовления зависит от состояний грунта на строительной площадке.

Обустройство сваи в сухих грунтах

Если участок характеризуется сухими либо маловлажными грунтами, порядок выполнения работ будет следующим:

1. При помощи бурового агрегата, оснащенного шнековой колонной или буровым ковшом, бурится скважина. Глубина ее и диаметр должны соответствовать проектным.
2. Во избежание обрушения устье скважины обсаживают металлическим патрубком.
3. В нижней части скважины с помощью уширителя разбуривается полость.
4. Затем внутрь опускается армирующий каркас. Его габариты должны быть таковыми, чтобы между стенками ствола сваи и металлом при заливке образовался защитный слой толщиной 6 см.
5. После установки арматуры в скважину опускают бетонолитную трубу с приемной воронкой.
6. Производится заливка сваи бетонной смесью с постепенным подъемом бетонолитной трубы. По мере заполнения скважины бетон уплотняется посредством вибраторов, закрепленных на бетонолитной трубе.
7. По окончании заливки в специальном инвентарном кондукторе формуют голову сваи.

Схема устройства бура для буронабивного фундамента:

Схема скважины буронабивного фундамента на сухом грунте:

Технология устройства буронабивных свай в обводненных грунтах

При работе на неустойчивых обводненных грунтах применяют следующую технологию:

1. Скважину бурят с использованием оборудования ударного или вращательного действия. Если на пути рабочего органа попадается скальная прослойка, с ней справляются при помощи грейфера или долота.
2. В процессе бурения производится закачка глинистого раствора, задача которого состоит в противодействии обрушению стенок скважины. Проникающий в грунт рабочий раствор образует глинистую корку.
3. Все последующие действия не отличаются от предыдущей технологии.

Для приготовления глинистого раствора используются глиносмесители, грязевые насосы и отстойники для рабочего раствора.

Процесс изготовления свай по данному способу достаточно трудоемок, поэтому браться за сооружение своими руками буронабивного фундамента на сложных грунтах специалисты не рекомендуют.

Технология устройства буронабивных свай с ростверком

Конфигурация ростверка буронабивных опор выбирается исходя их схемы размещения свай в фундаменте:

• Обвязка ленточным ростверком применяется при последовательной схеме расположения, которая используется для обустройства фундаментов под малоэтажные здания (опоры размещаются под контуром стен дома);
• Плитным ростверком обвязываются свайные поля фундаментов многоэтажек, в которых сваи размещены по всему периметру сооружения.

Важно: на этапе формирования буронабивных свай опоры армируются каркасом, длина которого на 30-50 см. превышает длину бетонного тела сваи

Выступы арматуры необходимы для последующего соединения с арматурным каркасом обвязки.

В зависимости от уровня возвышения над грунтом классифицируют 3 вида ростверков:

• Низкие (опущенные в почву ниже уровня ее промерзания либо так, чтобы верхний контур обвязки находился на одном уровне с грунтом);
• Повышенные (уложенные на поверхность грунта);
• Высокие (поднятый над грунтом на высоту 20-30 см) .

Рис: Виды ростверков буронабивных свай

Последовательность монтажа ростверка буронабивных свай следующая:

• По периметру расположения обвязки обустраивается слой песчано-щебеночной подсыпки толщиной 20-30 см, при необходимости откапыванием понижается уровень грунта;
• Поверх подсыпки формируется опалубка, сбивающаяся из строганных досок. Опалубка фиксируется посредством боковых распорок;
• Внутренние стенки опалубки перекрываются гидроизоляционным материалом (клеенкой, рубероидом);
• Из арматурных стержней собирается армокаркас, который укладывается в опалубку и приваривается к выступам арматуры буронабивных свай;
• Производится заливка ростверка бетоном. Заполнение опалубки выполняется одномоментно, без пауз. После заливки смесь уплотняется вибрированием.

Рис: Процесс обустройства ростверка буронабивных свай

Важно: по завершению монтажа ростверка выдерживается 30 дневная пауза на набор бетоном прочности, по истечению времени фундамент из буронабивных свай становится пригодным к дальнейшему строительству

Устройство буронабивных свай

Фундамент буронабивные сваи являют собой скважины с вмонтированными каркасами из металла, которые разработаны и выполнены по плану (проекту) будущего здания. Внутрь скважин заливается раствор глины, который выполняет функцию предотвращения крушения стен. Раствор из воды, песка и бетона закачивается в каркасы. Очень часто, смотря какая земля для строительства, используют обсадные трубы – если грунт не «плывет» можно обойтись без них.

Процесс изготовления свай выполняется заданном порядке:

• совершив расчет скважины, буром или ударной установкой в земле вырывают полость;
• во время совершения процесса используют раствор глины, помогающий в профилактике провалов внутренних поверхностей ямы;
• поток залитого раствора глины подталкивает массы грунта к верху скважины;
• в выбуренную полость с помощью специальных крепежей опускают металлический каркас, местоположение которого (сверху или по периметру сваи) зависит от показателей тяжести груза;
• яму заливают раствором цемента, следя за тем, чтобы трос, оказавшийся в скважине, был забетонирован чуть больше 1 метра.

Для того, чтобы улучшить несущие показатели, фундамент буронабивной изготавливают с помощью свай, у которых книзу расширяется конструкция.

Типы ростверков в зависимости от расположения

В зависимости от глубины погружения существует три типа конструкции ростверка:

• Заглубленный. Представляет собой полный аналог заглубленного ленточного основания. Погружается на глубину ниже уровня промерзания, чтобы исключить нагрузки пучения, направленные вертикально вверх.При этом, развитая боковая поверхность стенки испытывает максимальные величины боковых нагрузок, что необходимо учитывать при проектировании. На сложных или обводненных грунтах не используется из-за отсутствия технологических условий производства отливки бетона.
• Мелкозаглубленный. Представляет собой наиболее распространенный вариант конструкции свайно-ленточного фундамента, где лента погружается на небольшую (40-70 см) глубину. Этот вариант гораздо экономичнее, чем заглубленный, поскольку не требует такого серьезного объема земляных работ.
• Незаглубленный. В этом случае ростверк устанавливается над дневной поверхностью грунта, образуя зазор определенной высоты. Вариант используется на грунтах, не позволяющих выполнять объемные земляные работы — обводненных, чрезмерно рыхлых, имеющих склонность к пучению или сезонным подвижкам.

ВАЖНО!
Некоторые специалисты принципиально разделяют свайно-ленточные и свайно-ростверковые опорные конструкции из-за наличия или отсутствия погружения ленты в грунт. Другие объединяют их в одну группу, поскольку общая конструкция у тех и других практически не отличается.