Буронабивные сваи: устройство и тонкости проведения строительных работ

Расчет и схема расположения буронабивных свай

Для проведения расчета буронабивного фундамента в первую очередь необходимо провести сбор и исходных данных:

Изучение характеристик грунта на участке. Если гидрогеологические изыскания были проведены, то данные о них можно найти в проекте. При отсутствии сведений об изысканиях необходимо провести шурфирование. Шурф — вертикальная разведочная выемка грунта высотой 1,5-3 м, служащая для изучения пластов и их характеристик. Цель шурфирования — определение глубины залегания несущих грунтов. Шурфирование можно сделать самостоятельно, используя обычный садовый бур.

Проводить разведочное бурение необходимо не только до обнаружения несущих грунтов, но и для определения их толщины.

Характеристики грунтов, которые определяются в ходе шурфирования, можно посмотреть в СНиП 2.03.01-84, 2.05.03-84 или 2.06.06-85.

Сбор нагрузок на основание. Определяются как сумма всех конструктивных элементов дома (от кровли до фундамента) и временных нагрузок. Для расчета нагрузок необходим проект и смета по материалам. Лучше всего рассчитывать нагрузки, используя специальные программы, например, Foundation, Base 6.2 и пр. При строительстве небольшого легкого строения можно применять калькулятор типа «Вес-Дома-Онлайн v.1.0». Также расчеты нагрузок можно произвести самостоятельно, основываясь на СНиП 2.01.07-85.

Зная характеристики грунта и суммарную нагрузку, которая будет оказываться на свайный фундамент можно приступать к его расчету по следующему алгоритму:

Расчет несущей способности. Чтобы упростить задачу и не делать сложных вычислений предлагаем воспользоваться таблицей, где указана несущая способность буронабивных опор разного диаметра в зависимости от типа грунта:

В таблице приведены данные несущей способности, рассчитанные на основании использования для буронабивных свай бетона класса В22,5. Если вы планируете использовать бетон, класс которого будет ниже, то несущая способность сваи уменьшится. Например, опора 30 см из бетона В22,5 в твердых песках будет воспринимать 3179 кг, а такая же свая из бетона В17,5 на 30% меньше, т.е. 2225 кг.

• Выбор сечения (диаметра). При выборе оптимального диаметра необходимо учесть, что сваи большого сечения потребуют не только много бетонной смеси, но более широких скважин и обсадных труб. Слишком узкие опоры просты в монтаже, но их количество будет больше. Для домов 6х6 рекомендуется выбирать диаметр 15-25 см. Под коттеджи из легких материалов — 30-40 см, из тяжелых — 40-50 см.
• Количество буронабивных свай. Для расчета количества свайных опор необходимо разделить суммарную нагрузку на несущую способность сваи выбранного диаметра.
• Расстояние между сваями. Расстояние можно рассчитать по формуле:

l = P/Q, где

l — расстояние между буронабивными опорами; P — несущая способность сваи; Q — нагрузка на 1 пог.м основания.

Не используя формулу шаг свайных опор можно определить следующим образом: расстояние между элементами не должно быть больше 3-х их диаметров. При этом стоит помнить, что чем выше масса строения, тем меньше шаг свай. Минимальное расстояние может составлять 50 см.

Глубина залегания или длина свай. Определяется исходя из глубины, на которой расположены несущие грунты. Глубина забивки свай должна быть ниже уровня промерзания, даже если несущие пласты расположены выше. Сведения о глубине промерзания для своей местности можно узнать в Сети.

Пример расчета: Строительство коттеджа происходит в Московской области на песках средней плотности. Размер дома — 10 х 10 м, суммарная нагрузка — 60 тонн. Для устройства фундамента выбираем сваи сечением 30 см. Исходя из таблицы, находим, что несущая способность сваи будет 2473 кг. Количество опор будет составлять 60/2,4 = 24 шт. Расстояние между сваями будет 60-90 см. Длина свай с учетом уровня промерзания для Подмосковья и глубины залегания опорных пластов составляет 2,2 м.

Для составления схемы расположения свайных опор необходимо учитывать, что сваи должны находиться под каждым углом дома, вдоль несущих стен с выбранным шагом, а также под входной группой и тяжелыми конструкциями.

Преимущества буронабивных ленточных фундаментов

• Подготовительные, земельные работы отличаются большей легкостью. Конечно, для создания ленты необходимо выравнивать грунт и делать траншею, однако это займет гораздо меньше времени и сил в сравнении с монолитным строительством.
• Исходя из этого, более низкая стоимость. На строительные материалы потребуется израсходовать меньше средств, что, говоря о фундаменте, является важным плюсом.
• При наличии квалифицированных работников и оборудования возведение не займет много времени.
• Поскольку работа не требует создания большого котлована, строительства не нарушит ландшафт и дизайн участка.
• При соблюдении технологии вода, влага (даже при наличии водоема поблизости) не представляет никакой опасности.

Определение параметров фундамента

Фундамент из 4-х свайных опор

Требования к фундаменту для той или иной конструкции могут быть получены в его описании или у любого специалиста, имеющего строительное или архитектурное образование. Как правило, они касаются минимального количества свайных опор на единице площади и глубины залегания фундамента.

Глубина фундамента должна быть не меньше глубины промерзания грунта

Количество свайных опор определяется, исходя из веса конструкции и площади строения. Глубина фундамента зависит от максимальной глубины промерзания грунта.

Информация о глубинах промерзания грунтов:

• для территории Белоруссии, Украины, Молдавии, Прибалтики, Краснодарского края, Ростовской и Астраханской областей России глубина составляет от 80 до 100 см
• на территории европейской части РФ до Урала эта глубина равномерно меняется от 100 до 200 см
• в Западной Сибири (условно, линия Новая Земля – Омск) и на юге Восточной Сибири (Омск – Нерюнгри) – достигает 240 см
• районы, расположенные дальше на северо-восток, находятся в зоне многолетней мерзлоты

Не менее важное требование – минимально необходимая высота фундамента над уровнем грунта

Располагать фундамент необходимо ниже уровня максимального промерзания, чтобы обеспечить прочность конструкции и её неуязвимость к ежегодным циклам таяния/замерзания грунта.

Действие №1 Подготовка опалубки для приготовления свай

После того, ка будет определены размеры фундамента, подготавливают опалубку. В качестве таковой можно воспользоваться специальными пластиковыми трубами диаметром 15, 20, 25 и 30 см. Минимальная длина трубы состоит из суммы следующих составляющих:

• глубины промерзания для данной местности
• минимальной высоты фундамента над землей
• дополнительного заглубления ниже уровня промерзания (от 20 до 30 см)
• высоты подушки (не более 15 см)

Обрезка трубы при помощи пилы

Подушка – это слой камней, на который будет опираться каждая свая фундамента, чтобы не проваливаться. После того, как высота будет определена, отрезается труба необходимой длины.

Действие №2 Бурение скважин под сваи

Специальный инструмент для копания скважин

Когда параметры фундамента выбраны, приступают к его изготовлению. Оптимальной формой свай считается цилиндрическая, поэтому необходимо подготовить цилиндрические отверстия под них.

После того, как будет вырыта скважина необходимой глубины, в неё засыпают подушку

Эти отверстия могут быть сделаны различными способами. Например, вырыты автоматическим или ручным буром. В крайнем случае, можно воспользоваться специальной лопаткой для копания глубоких ям.

Подушку утрамбовывают при помощи деревянного бруса или доски

Толщина слоя подушки в общем случае зависит от диаметра свай.

Действие №3 Установка опалубки

Установка опалубки в скважину

В подготовленные скважины следует установить опалубку, правильно выровняв её.

Выравнивание опалубки при помощи уровня

Действие №4 Заливка бетона в опалубку

Приготовление бетона для заливки фундамента

После того, как опалубка будет установлена, приступают к изготовлению бетона.

Для этого лучше всего воспользоваться бетономешалкой. Стандартная смесь для фундаментов малых конструкций может выполняться на основе цемента марки 300. Состав смеси в частях по объёму:

• цемент – 1
• песок – 3.5
• наполнитель (щебень, гравий, отвальный шлак, граншлак) – 5.5

Для тех, кому не хочется приготавливать смеси самостоятельно, они уже есть в продаже, достаточно просто засыпать их в бетономешалку и добавить воды.

При помощи лопаты бетоном наполняют опалубку

После того, как бетон будет приготовлен, его выливают из бетономешалки в отдельную ёмкость.

По мере наполнения опалубки бетон периодически утрамбовывают при помощи отрезка арматуры

Трамбовка позволяет избавиться от пустот и неразрушенных частей наполнителя в толще бетона.

Действие №5 Установка крепежа в фундамент

Выравнивание бетона мастерком

После того, как опалубка будет залита бетоном под верхний уровень, следует окончательно утрамбовать и выровнять бетон при помощи мастерка.

Установка металлического крепежа

И сразу же после этой процедуры, пока бетон ещё не застыл, установить в верхушку фундамента металлический крепёж, который будет использоваться для присоединения конструкций к фундаменту (если таковой понадобится).

После установки поверхность бетона дополнительно выравнивается мастерком

Работы по установке строения на полученный фундамент можно будет начинать через неделю после его изготовления.

Сваи

Винтовые, забивные, буронабивные… сваи пронизывают весь пучнинистый и рыхлый слой почвы и «якорятся» на твёрдых, несжимаемых грунтах. Если дом каркасный или деревянный всё вообще супер, но если вы хотите построить подверженные растрескиванию газобетонные стены, придётся выставлять опалубку и отливать бетонный ростверк, который по ширине и толщине будет аналогичен уже знакомой нам малозаглубленной ленте, с той только разницей, что работы придётся проводить «на весу». Да и просвет между землёй и домом послужит сомнительным украшением.

Вот тут-то умельцы и вспомнили когда-то прослушанный в вузах курс лекций, и не сильно заморачиваясь пониманием основоположных принципов, решили закопать бетонный ростверк в землю. Так и от «висячих» работ можно избавиться, и настоящим цоколем обзавестись.

Порядок выполнения строительных работ

Строить этот прочный и надежный фундамент можно в любое время года – а это ценный момент. Но во время строительства необходимо строго соблюдать технологию, иначе даже небольшие просчеты приведут к серьезным последствиям – и первой пострадает прочность самого строения.

Шаг 1. Расчет будущего фундамента

Ширина такого фундамента вычисляется в зависимости от толщины будущих стен бани. Так, для каркасного строения особо мощного нулевого уровня не нужно, т.к. такие стены и легкие, и тонкие. А вот для настоящей русской парной из бруса буронабивной фундамент своими руками делать придется больше на 20-40 мм, чтобы вся нагрузка была распределена равномерно.

Шаг 2. Разметка участка

Порядок расположения свай на участке может быть самым разным – как в виде сплошной стены, так и в шахматном порядке или под определенными участками бани.

Шаг 3. Бурение скважин

Одну скважину буровая машина может сделать буквально за несколько часов. Самыми производительными в России пока признаны корейские и японские ямобуры, позволяющие строить буронабивные свайные фундаменты в короткий срок.

Шаг 4. Изготовление опалубки

Следующим шагом строится опалубка для создания скважины. Она необходима, когда грунт недостаточно плотен и может осыпаться. А вот при нормальных геологических условиях можно обойтись и без опалубки, заливая бетон прямо в созданную скважину – что значительно облегчает весь процесс. Нужно будет только сделать небольшой опалубок на поверхности земли – он станет потом оголовок для сваи. Такой опалубкой вполне может быть свернутый в трубу рубероид.

Шаг 5. Выбираем сваи

Сами сваи выбирать тоже нужно прочные и долговечные – по своей несущей способности они должны быть значительно качественнее, чем обычные забивные. Благодаря простоте конструкций буронабивных свай можно существенно ограничить земляные работы, да и самих свай ставить не нужно слишком много – даже не на каждом квадратном метре.

Можно сделать сваи и своими руками. Причем сваи делаются прямо на месте – а потому не нужно беспокоиться о месте их складирования. Пользуются популярностью в строительстве и буронабивные сваи, основание которых расширено до 50 см. Этому способствуют специальные технологические приемы, позволяющие таким сваям иметь несущую способностью уже целых 5 тонн. На таком фундаменте можно смело строить солидную баню из кирпича – со всеми архитектурными изысками.

Сваи для фундамента могут быть из самого разного материала – все зависит от имеющейся плотности грунта. Так, если почва на участке глинистая и перенасыщена влагой, то во время установки свай стены скважин придется укрепить специальными обсадными трубами, в крайнем случае, когда бюджет сильно ограничен – хотя бы глинистым раствором. Благодаря этим обсадным формам перекрываются горизонты плывунных грунтов и фундамент оказывается абсолютно безопасным. Ведь так и глубина, и ширина скважин остается неизменной и не подверженной деформациям.

Шаг 6. Изготовление подушки

Подушка для такого фундамента – обязательна. Ее обычно делают из песка, щебня или просто бетонной смеси. Подушка хорошо утрамбовывается и далее скважина уже заполняется основным материалом.

Шаг 7. Армирование фундамента

Для дополнительной прочности буронабивных свай часто используется арматура, которая с помощью ростверка вяжется в единую конструкцию.

Чтобы буронабивные сваи были прочными, для них заранее изготавливают арматурные каркасы – из прутьев диаметром 10-12 мм, связанные особым образом. Можно применять также и готовые треугольные каркасы, которые обычно берут для балок перекрытий.

Шаг 8. Монтаж свай

Теперь готовятся сваи – их толщина и расположение напрямую зависят от проекта будущей бани. Чтобы точно определить длину сваи, используется специальное оборудование – ручной бур или мотобур.

Глубина таких свай должна быть не менее, чем 1,5 метра и больше глубины промерзания грунта. Но обязательно на 10-15 см больше нормативной глубины промерзания грунта на определенном участке. Для чего и нужен правильный расчет такого фундамента. К слову, глубину промерзания определенной местности можно узнать по геологической карте, или проконсультироваться с местными специалистами

Это важно: если основание свай окажется ниже глубины промерзания грунта, то весь фундамент не «выдавится», как только выпадет снег

Преимущества и недостатки

Буронабивной фундамент на практике встречается при строительстве щитовых и каркасных зданий

Буронабивной фундамент на практике встречается при строительстве щитовых и каркасных зданий, коттеджей и специализированных построек. Стоит отметить, что такое устройство с легкостью может поменяться ролями с ленточным типом закладки, также выдерживая уровень нагрузки. Стоит отметить еще ряд плюсов, которые проявляются в таких характеристиках:

• Высокий уровень надежности. Это объясняется качеством используемых материалов, таких как каркас из металла, бетон, трубы с толстыми стенами.
• Технология с ростверком обеспечивает защиту помещения от затоплений поверхностными водами;
• Оптимальны для установки на мягком типе почвы, создавая дополнительную прочность строительного объекта;
• Финансовая экономия на материалах;
• Малозатратность времени и сил на возведение основания;
• Практичность. Данное качество проявляется в том, что буронабивной фундамент не нуждается в специализированных машинах. Технология строительного процесса подразумевает наличия нескольких труб для выполнения заливки.
• Способность выдерживать большой объём нагрузок. Конкурентом данного устройства является забивной свай, но они проигрывают по количеству массы, которую могут выдержать. Применяя свайный тип с ростверком можно выбирать для строительства более массивные помещения.

Но, такая конструкция имеет и недостатки. Так, отзывы посетителей, показывают, что основным минусом буронабивного устройства является ограниченность диапазона применения – легкие здание с небольшой этажностью. Плюс к этому можно выделить еще такой ряд характеристик:

• Процесс работ достаточно сложный, который требует большого количества рук для его произведения. Основная сложность заключается в бурении скважин.
• Тяжело выполнимые расчеты. На сегодняшний день на практике выяснилось, что нельзя равномерно устанавливать такие сваи, так как возникает разброс несущей характеристики. Проанализировав отзывы, можно сказать, что такой эффект достигает 30% вероятности. Данная информация говорит о том, что лучше нанимать профессионалов, которые смогут подбить точные данные.
• Высокий уровень затрат раствора из бетона. Стоит учесть, что вокруг свай нереально выполнить уплотнение почвы и поэтому расходуется большой процент заливки.
• Буронабивной фундамент не предусматривает наличия подвального пространства;
• Недостаточный уровень теплоизоляции нижней части помещения.

Технология монтажа буронабивных свай: пошаговая инструкция

Подготовка местности и разметка будущего фундамента

Подготовка заключается в расчистке участка от мусора, снятии растительного слоя почвы. При необходимости производится подсыпка и утрамбовка грунта. Разметка выполняется в соответствии со схемой установки буронабивных свай. Место расположения каждой скважины помечается вехой. Для того чтобы не ошибиться при разметке можно использовать доски или шнуры, которые будут имитировать будущий ленточный ростверк.

Бурение скважины

Бурение проводится ручным буром, который заглубляется на нужную глубину. При проходке грунт не выбрасывается на поверхность, уплотняясь по стенкам.

В процессе бурения необходимо контролировать, чтобы бур входил строго перпендикулярно, не отклоняясь.

После разработки скважины, диаметр которой должен быть на 5-7 см больше, чем выбранный диаметр свай, основание тщательно трамбуется. При необходимости подсыпается песчано-гравийная подушка в 10-30 см.

Установка обсадных труб

Обсадные трубы препятствуют обсыпанию стенок скважины и обеспечивают безопасное проведение работ. По технологии на плотных глинистых грунтах и суглинках трубы можно не использовать, однако при устройстве буронабивных свай своими руками рекомендуется их установить. Внутри трубы значительно проще монтировать армирующий каркас. Кроме того упрощается процесс заливки и виброутрамбовки бетонной смеси.

В качестве обсадных труб можно использовать пластиковые, металлические или асбестоцементные изделия нужного диаметра. Если финансовые возможности позволяют, то лучше купить специальные обсадные трубы для скважин, на которых имеются подготовленные стыки с удобными соединениями. Труба строго вертикально устанавливается в скважину. Если образовался зазор между стенкой трубы и скважиной, то его необходимо засыпать грунтом с уплотнением.

Армирование

Для создания армокаркаса используется арматура 12 мм. По данным таблицы 1 при строительстве коттеджа нет необходимости использовать сложный план армирования, достаточно 4 или 6 прутов арматуры. Технология связывания армирующего каркаса очень простая: стержни располагаются по кругу, образуя окружность диаметром на 3-5 см меньше, чем размер обсадной трубы. Стержни связываются проволокой. Для закрепления можно использовать хомуты. Длина каркаса = длине обсадной трубы + 30 см. Готовый армокаркас устанавливается в скважину внутри обсадной трубы и заглубляется в грунт.

Заливка бетонной смеси

Бетон, используемый для заливки буронабивных опор должен соответствовать СНиП 2.03.01-84 и быть не ниже класса В12,5. Для массивных домов лучше использовать бетон В15. Для заливки бетона в устье скважины опускается загрузочная воронка. Если заливать смесь без воронки, то возможно появление пустот. Заливать бетонную смесь необходимо медленно, каждый слой толщиной 0,5 м необходимо уплотнять 5-10 минут при помощи глубинного виброинструмента и только после этого заливать следующую порцию. К устройству ростверка можно приступать после того, как бетон наберет прочность — через 3-7 суток.

Морозное пучение

То, что в грунте содержится определённый процент воды ни для кого не секрет. Эту истину мы усвоили ещё в школе, как и ту, что именно водичка – уникальное в своём роде соединение, которое в твёрдом состоянии занимает больший объём нежели в жидком.

А поскольку вода в земле даже относительно территории одного участка распределена неравномерно, то и «пучинит» её по-разному. В одном месте приподнимет на сантиметр, а в другом и на 30–40 мм.

Именно эти движения и разрушают неправильно созданные фундаменты, разрывая армирование и усеивая паутиной трещин кирпичную кладку.

Но не всё так плохо. Люди давно научились бороться с этим неприятным явлением.

Расчет

Процесс установки любого фундамента базируется на четких и сухих цифрах. Как бы ни хотелось думать иначе, но малейшая ошибка в установке фундамента – и вы можете обеспечить себя и свое строение постоянными ремонтами с земляными работами и множеством финансовых затрат. Избежать этого просто – всего лишь стоит учитывать как можно более широкий спектр факторов, способных повлиять на надежность вашего фундамента. Это, конечно, касается и фундамента на буронабивных сваях.

Приведем полный список параметров, которые, так или иначе, оказывают влияние на безопасность установки буронабивного фундамента:

• площадь и длина фундамента/ростверка, а также его высота, площадь боковой поверхности и подошвы – так вы сможете рассчитать среднее давление от здания на отдельную часть фундамента и сваю (не забывайте учесть параметры внутренних перегородок);
• средние затраты бетона или бутовых элементов – это позволит высчитать возможности жесткости и прочности отдельной сваи – здесь стоит учитывать присутствие или отсутствие осадных труб, опалубки, гидроизолирующих элементов (не забывайте, что начальные планируемые затраты бетона почти в 100% случае чуть ниже объема, затрачиваемого в итоге);

• нагрузка и давление на отдельную сваю, и нагрузка на породу от веса здания и фундамента;
• требования и рекомендации к армированному каркасу должны быть соблюдены – это диаметр от 1 см, количество, длина и вес арматурных стержней, диаметр и шаг хомутов крепления по СНиП для вашего строения;
• характеристики опалубки (в зависимости от используемого вами материала для опалубки эти значения по ГОСТу сильно варьируются);
• кроме всего этого, учитывайте внешние климатические условия, которые уже были упомянуты выше.

Часто случается, что к воздвигаемым частными застройщиками зданиям не могут быть применены некоторые из видов расчетов, это может быть оправдано такими факторами, как установка дополнительных конструкций и элементов на территории (к которым до строительства не могут быть применены точные расчетные операции), применение индивидуального вида фундамента (иностранные, малопопулярные или не так широко известные типы фундамента) и некоторые другие. Это распространенная ситуация на сегодняшний день, так как возрастает число индивидуальных проектов, становится все больше смелых дизайнерских решений в постройке зданий. В таком случае застройщик должен воспользоваться нормами, правилами и таблицами с данными в СНиП 2.02.03-85, СНиП 3.03.01-87, СНиП 52-01-2003 и ГОСТ Р 52086-2003. Изучение этих документов позволит вам определить оптимальное количество свайных элементов, вычислить глубину укладки свай, нагрузку на почву и фундамент именно на вашей территории, и наверняка будет полезным для начинающих строителей.

Процесс расчета буронабивного фундамента прост. Для начала нужно рассчитать вес всех конструкций фундамента, учесть примерный вес мебели, людей, стеновых преграждений, лестниц, надстроек, нагрузки от снега или дождя. Следующим этапом будет определение несущей способности отдельной сваи, она будет зависеть от таких параметров, как диаметр и длина сваи, характеристики арматурного каркаса, нагрузок грунтовых пород и их свойства. Вы можете вычислить несущую способность свай исходя из данных, полученных путем штамповых испытаний

После расчетных мер строителем проводятся корректировочные работы, которые включают оптимизацию количества свай (если количество нечетное, оно, как правило, округляется до четного числа) и проверку всей конструкции на наличие повреждений и трещин. Количество свай, как и расстояние между ними, определяется весом постройки и диаметром самих свай. При размещении свай учитывайте, что их установка по углам и местам сопряжения стен у здания обязательна. В противном случае нагрузка и давление на определенные участки фундамента могут быть приближенными к критическому значению.