Что такое свайный фундамент
Свайный фундамент представляет собой систему вертикальных опор, погруженных в грунт до уровня полного контакта с плотными слоями. Используется при строительстве в заболоченных местностях, на торфяниках, рыхлых песках и прочих неустойчивых грунтах.
Сваи погружаются в грунт, а верхняя часть по периметру обвязывается ростверком — неким аналогом ленточного основания, образующим непосредственную опору для несущих стен.
Ростверк может располагаться над поверхностью грунта, находиться вровень с ним или быть погруженным на определенную глубину.
При этом, непосредственную опору на грунт имеют только сваи, а ростверк лишь передает им нагрузку от веса дома, не опираясь на грунт самостоятельно.
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!
Существуют свайно-ленточный тип фундамента, очень похожий на свайно-ростверковый. Отличие состоит в том, что в конструкции свайно-ленточного основания предусмотрена равная опора на грунт как ленты, так и свай.
Типы по материалу изготовления
Материалом для изготовления свай могут служить:
Древесина
Традиционный вид, появившийся много веков назад, но до сих пор применяющийся в строительстве. Массивные и тяжелые постройки на деревянных сваях больше не строят, но для легких вспомогательных строений этот материал используется довольно часто.
Используются как бревна, так и брус. Нередко возникает ситуация, когда по условиям строительства требуются сваи большей толщины, чем это позволяют размеры произрастающих в регионе пород деревьев. В таких случаях производят пакетное сращивание нескольких брусьев, дающее нужную толщину и длину столбов.
Оптимальными условиями использования деревянных свай являются постоянно влажные грунты. Если вода то появляется, то исчезает, древесина начинает гнить и сваю придется менять.
Изготавливают из разных пород деревьев, преимущественно хвойных, но при преобладании в регионе лиственных пород, сваи изготавливают из них.
Основным способом погружения деревянных свай является забивание с помощью строительного копра. Для защиты верхней части используется специальный оголовок, предохраняющий материал от расщепления или расклепывания.
Перед погружением матекриал грунтуют специальным составом, защищающим от внешних воздействий разного типа.
ВАЖНО!
В грунте не должно быть вредителей, иначе опоры будут быстро разрушены.
Металл
В качестве свай используются готовые металлические изделия. В их число входят трубы, диаметр которых составляет от 26 см и более. Исключением являются винтовые сваи, диаметры которых намного меньше.
Кроме труб могут быть использованы двутавры, швеллеры и прочие прокатные профили соответствующего размера. Погружение труб производится в закрытом и открытом виде. Для закрытого погружения на нижний торец приваривается конусный металлический наконечник, облегчающий проход ствола сквозь слои грунта.
Открытое погружение производят свободным торцом трубы. В отверстие проникает грунт, образуя твердую пробку в нижнем конце полости сваи. Она уплотняет нижние участки при погружении, которые начинают выполнять функцию наконечника.
Отдельным видом металлических опор являются винтовые сваи. Они изготавливаются специально, имеют вид трубы с конусным наконечником. на небольшом расстоянии от него привариваются две или три пары лопастей.
Погружение такой сваи напоминает процесс завинчивания шурупа. Винтовые сваи можно погружать с помощью строительной техники или вручную. Для этого на верхней части устанавливается ворот и производится вращение, из-за которого свая уходит под землю.
Таким образом можно работать в непосредственной близости от жилых или вспомогательных построек, не принося им никакого вреда.
Бетон
Железобетонные сваи являются наиболее распространенным вариантом. Они изготавливаются специально в стандартных типоразмерах или заливаются в подготовленную скважину непосредственно на строительной площадке.
Готовые сваи представляют собой наиболее прочную опору, обладающую напряженной арматурой. Такие стволы имеют максимальную устойчивость к боковым нагрузкам, обычным для влажных пучинистых грунтов.
Литые сваи обходятся намного дешевле, но монтаж занимает большое время, необходимое для набора бетоном конструкционной прочности. Готовые сваи представляют собой балки квадратного сечения со стороной от 20 до 40 см с заостренным рабочим концом.
Для погружения на глубины, превышающие 12 м, используются сборные сваи, имеющие форму труб с толщиной стенок от 4 см.
Они погружаются в грунт, соединяясь по длине до набора нужной глубины.
Типичные ошибки и рекомендации
Наиболее часто неопытные застройщики при сооружении свайной системы с монолитным ростверком по неопытности допускают такие ошибки:
- плохо соединяют арматуру опор и ростверка;
- делают слишком незначительный воздушный зазор при сооружении высокого варианта ростверка;
- крепят мало свай, из-за чего происходит прогиб ростверка.
Все такие ошибки требуют непременного исправления посредством усиления соединений, монтажа дополнительных опор, обеспечения качественного воздушного зазора.
Дополнительно приводим несколько рекомендаций:
- Выполнять более заглубленный монолит, чтобы обеспечить место для подвального помещения непрактично, поскольку это значительно увеличит затраты. Целесообразнее немного выше поднять сваи, выложив между ними кирпичные стены.
- Закрепляя в опалубке армирующий каркас, требуется понимать, что монолит постепенно будет крошиться. Прутки необходимо располагать минимум на удалении 5 см от среза бетона.
- Для усиления бетонного монолита запрещено применять композитные изделия. Хотя их производители постоянно рекламируют достоинства пластиковой арматуры, однако они старательно замалчивают то, что надежность такого материала не успела пройти проверку временем. Поэтому явно преждевременно говорить, что композитная продукция имеет вековую гарантию надежности.
- Выполняя вязку каркаса, запрещено использовать сварку. Соединять прутки необходимо только посредством их увязывания мягкой проволокой. При резком температурном перепаде изменяется внутренняя структура металла, поэтому армирование становится не таким прочным и менее надежным.
Общее описание свайного фундамента
Свайный фундамент относится к фундаментам глубокого заложения – передача нагрузки на основание происходит не только по подошве, но и по боковым граням сваи, что происходит за счет трения и сцепления с грунтом основания. Устройство такого фундамента – довольно сложный процесс, требующий значительных трудозатрат, а также применения специальных технологий, оборудования и механизмов. Проектировать свайный фундамент целесообразно в случаях, если:
- строительный участок имеет сложные геологические условия;
- несущая способность основания недостаточна для устройства фундаментов мелкого заложения – ленточных, столбчатых или плитных.
К сложным горно-геологическим условиям можно отнести такие типы сжимаемых оснований: просадочные, насыпные или пучинистые грунты, а также условия вечной мерзлоты, болотистую местность. Свайный фундамент менее подвержен деформациям, связанным с изменениями характеристик грунтов при их намокании, проседании, сдвиге геологических слоев. Такой тип фундамента является более стабильным, он менее подвержен перемещениям при нагрузке, осадке и крену.
Необходимость устройства свайного фундамента также может возникнуть, если грунты основания имеют низкую несущую способность. При выполнении расчета, может оказаться, что площади подошвы плитного фундамента недостаточно или плита требуемых размеров значительно выступает за контур здания. Свайный фундамент в подобном случае позволит использовать в качестве основания нижележащие слои.
Главные элементы дренажной системы
Дренажные трубы
Главным материалом для дренажа являются, конечно же, трубы, поэтому им посвящена отдельная статья «Трубы для дренажа». Ниже мы более подробно опишем остальные материалы.
Смотровые колодцы
Колодцы устанавливают с определенной частотой
Пластиковые колодцы для дренажа служат для ревизии и проведения очистки дренажной системы. При необходимости монтируют приемные или перепадные колодцы. При этом придерживаются правил монтажа:
- Следует устанавливать смотровые колодцы в тех местах, где имеются:
- повороты трассы,
- большие расстояния дренажной трубы;
- изменения уклонов дренажной трубы.
2. Нормальным расстоянием на прямых участках между смотровыми колодцами считается расстояние, равное 40 м. Наибольшим же расстоянием между колодцами дренажа может быть расстояние, не превышающее 50 м.
3. Устройство колодцев у выступов зданий, на поворотах дренажа, является необязательным. Но это только в том случае, если расстояние до ближайшего смотрового колодца от поворота, составляет не более 20 м. Если же дренаж делает на участке, расположенном между смотровыми колодцами, несколько поворотов, то устанавливать колодцы можно через один поворот.
4. Глубину заложения отводящих и водоприемных элементов дренажа определяют гидравлическим расчетом в зависимости от заглубления конструкций, которые должны быть защищены. При этом данная глубина не должна быть меньше той глубины, на которую промерзает грунт.
5. Отток воды из дренажей производят, как правило, в водотоки, водосточно-дождевую канализацию или проточные водоемы. При отсутствии возможности оттока воды из дренажа самотеком следует установить насосную станцию, которая будет служить для перекачки дренажных вод.
Дренирующие обсыпки
Дренирующую обсыпку выбирают в зависимости от состава грунта
В зависимости от типа фильтра и состава грунтов, подлежащих дренированию, подбирают состав дренирующих обсыпок:
- Возможно устройство двухслойных или однослойных дренирующих обсыпок.
- При наличии дренажа участка, расположенном в песках средней крупности, когда средний диаметр частиц – около 0,3-0,4 мм и крупнее, крупных или гравелистых, устраивают однослойные обсыпки, используя щебень или гравий для дренажа.
- При условии расположения дренажа в водоносном пласте слоистого строения, супесях, в пылеватых и мелких песках, а также песках средней крупности с частицами, имеющими средний диаметр, меньше, чем 0,3-0,4 мм, устраивают двухслойные обсыпки из песка, который является внешним слоем, и щебня, являющимся внутренним слоем.
Совет от профессионала:
Толщина каждого слоя дренирующей обсыпки обязательно должна быть не меньше, чем 150 мм.
- Используемые для дренирующих обсыпок материалы обязательно должны быть чистыми и содержать по весу не более 3-5% частиц, имеющих диаметр менее 0,1 мм. Щебень и гравий, которые применяются для дренажа всех типов, должны быть только изверженных пород – габбро, базальта, гранита и т.п.
- В поперечном разрезе дренирующие обсыпки могут иметь трапецеидальное или прямоугольное очертание. При помощи инвентарных щитов устраивают обсыпки, имеющие прямоугольное очертание. Без использования щитов, но с откосами в соотношении 1:1, насыпают обсыпки трапецеидального очертания. Рекомендуется двухслойные обсыпки делать прямоугольного очертания, используя инвентарные щиты.
Формы поперечного сечения траншеи: прямоугольная (а) и трапециевидная (б)
Изготовление свайного основания своими руками
Последовательность действий по сооружению свайного основания:
Прежде всего понадобится выполнить разметку контура основания.
Далее нужно удалить плодородный слой и почву из траншеи на глубину, которая соответствует толщине ростверка.
Выполняется сооружение опалубки.
По периметру конструкции с шагом в 2 м нужно сделать ямы с помощью садового бура. Диаметр скважин — 120—150 мм. Глубина отверстия должна быть больше уровня промерзания земли. Минимальное значение составляет 1500 мм. В нижней части скважину следует расширить до 350 мм в диаметре. Высота расширения — 300 мм.
После этого в яму нужно засыпать песок. Высота слоя — 5 см. Далее засыпку нужно утрамбовать.
В полученное углубление понадобится вставить оболочку из рубероида по заданной толщине опоры до начала расширения.
Выполняется монтаж каркаса из прутьев. Его можно соорудить из армирующих стальных прутьев. Между собой детали следует скреплять с помощью сварочного устройства, пластмассовых хомутов или стальной проволоки
Важно позаботиться о том, чтобы силовые прутья выступали за верхнюю часть столба. После этого каркас ростверка понадобится соединить с опорами основания.
После этого производится заливка бетонного раствора
Смесь может быть готовой или её можно приготовить самому. Воды в составе должно быть не больше 70% от массы цемента.
Бетонный раствор нужно утрамбовывать при помощи электрического вибратора. Если его нет, можно использовать железный прут или трамбовку из дерева, диаметр которой не должен превышать размеры каркаса из металла.
Через 2,5 часа после выполнения работ открытую поверхность строительной смеси и опалубку ростверка нужно пролить водой. Чтобы бетон застывал постепенно, его нужно накрыть плёнкой из полиэтилена.
После этого понадобится соорудить и установить ростверк.
Монтаж ростверка
Конструкцию нужно приподнять над почвой. Это позволит исключить утечку тепла из помещений через землю. На опорах можно соорудить монолитный ростверк. Методика его сооружения схожа с устройством ленточного основания.
Пошаговое руководство:
-
Прежде всего понадобится сформировать опалубку. Щиты из дерева или ДСП листы нужно прочно скрепить между собой.
- Допускается использование несъёмной опалубки, которая будет служить и слоем для теплоизоляции.
-
Внутри опалубки понадобится сделать металлическую армирующую конструкцию. Каркас изготавливается из прутьев. Понадобится сделать 2 горизонтальных яруса, после чего упрочнить их внутри перемычками по горизонтали. Друг с другом детали скрепляются с помощью вертикальных перемычек.
-
Когда опалубка и силовой каркас будут сформированы, понадобится выполнить заливку бетонной смеси. В процессе заливки бетон нужно уплотнять вибратором или простой трамбовкой.
Свайный фундамент будет готов приблизительно через 15–30 дней.
После распалубки понадобится выполнить гидроизоляцию основания. Сделать это можно несколькими методами:
- пропитка пенетрирующим средством (срок службы такой же, как и у бетонных конструкций);
- использование битумной мастики (вариант является бюджетным, срок службы — 15–30 лет);
- монтаж рулонных материалов в несколько слоёв с герметизацией стыков (срок службы — 30–50 лет).
Рекомендуется использовать пропиточную гидроизоляцию или комплекс мероприятий, состоящий из обмазки мастикой и монтажа материалов в рулонах.
Отмостка
Любой фундамент требует отмостки с уклоном в 4–7° от частного дома наружу. Конструкция позволяет отводить воды после дождя или растаявшего снега под ростверком. Чтобы стоки не повредили почву, прилежащую к отмостке, в её внешний периметр нужно интегрировать дождеприёмники и лотки, которые будут перемещать жидкость в ёмкость под землёй.
Чтобы снизить силы пучения под ростверком, которые оказывают выдергивающие нагрузки на опоры, отмостку надо утеплить на глубине 50–60 см. Для этого на дно ямы нужно уложить пенополистирол. Отмостка должна быть на 7–9 см шире скатов крыши, чтобы в случае переполнения ёмкостей водостока кровли жидкость не разрушила плодородный слой.
Рекомендуемая ширина отмостки — 0,8–1 м.
Отмостка свайного фундамента может быть выполнена из бетона
Её можно изготовить из таких водонепроницаемых материалов:
- тротуарная плитка;
- стяжка из бетона толщиной в 6 см;
- ПВХ плитка.
Если есть желание сэкономить, можно использовать сухую смесь из асфальтобетона. Её следует уплотнить трамбовкой.
Какие ростверки существуют
Существуют три основных разновидности ростверков:
- Деревянный. Используется брус размером 150 : 200 мм или 200 : 200 мм. Иногда вместо одного цельного бруса применяют пачку обрезных досок толщиной 50 мм и шириной 200 мм. Этот вариант позволяет исключить обычное для этого материала образование глубоких трещин и скручивание винтом. Балки укладываются на оголовки и фиксируются стремянками и болтами. Между собой их соединяют вполдерева с прокладкой из джута.
- Металлический. На оголовок укладывают двутавр, рельс или уголок и прочно соединяют между собой на сварку с дополнительной фиксацией на резьбовые соединения. Для швеллера оголовки не применяют, укладывая прокат полочкой вверх прямо на верхушки металлических труб (винтовых свай).
- Железобетонный. Представляет собой практически полный аналог мелкозаглубленного ленточного фундамента, только установленный не в траншее с опорой на грунт, а точечно на верхушках свай. При этом, лента отливается с жестким соединением арматуры с каркасами свай, что делает все элементы единой бетонной отливкой. Ж/Б ростверк способен выдерживать максимальные нагрузки, не гниет и не поддается коррозии, что обеспечивает длительный срок службы.
Свайно-винтовой
Данный вид весьма распространен при строительстве коттеджей. Элементы для такого основания представляют собой металлические цилиндры с винтовым наконечником, который способствует удобному вводу в грунт.
- 57 мм под легкие заборы;
- 76 мм под кладовые, сараи, заборы средней тяжести;
- 89 мм подходят для устройства фундаментов под одноэтажные дома облегченной конструкции (деревянные, каркасно-щитовые);
- 108 мм применяют для возведения оснований под одно- и двухэтажные дома из бруса, пено- и газобетона.
Используя эти данные, можно подобрать нужный диаметр, не прибегая к сложным вычислениям.
Расчет свайного фундамента продолжает определение длины рабочих элементов. В данном случае необходимо учитывать плотность грунтов и рельеф местности:
- Если нет данных геологических исследований, выкопайте 0,5-1 метр земли и посмотрите на поведение грунта: если удалось достичь плотных песков или глины, выбирайте сваи длиной 2,5 м. Если на данной глубине находятся грунтовые воды, торфяник или плывун, с помощью садового бура попробуйте добраться до плотных слоев, а затем по данной глубине определите нужный размер столбов.
- При колебаниях высот на участке следует определить размер их перепадов. Выбранная при исследовании грунта длина сваи будет располагаться на самых высоких точках. Длину элементов для более низких участков рассчитывайте по принципу «длина верхней сваи + величина перепада высоты + 0,5 м». Как правило, при монтаже разноуровневых оснований высота столбов может не сойтись с расчетной. Тогда лучше срезать лишнее, чем переустанавливать уже заглубленный элемент.
Внешние нагрузки, которые должны также учитываться
Главными моментами, которые требуется в непременном порядке учитывать, так это такие параметры, как внешние нагрузки. Ими могут быть:
- какое предполагается количество этажей;
- как будут располагаться внутренние стены;
- используемые материалы для возведения стен, крыши и перекрытий.
Кроме этого, требуется обозначить, что нагрузки могут быть постоянные, временные и специального типа. Каждый из обозначенных видов нагрузок имеют свои особенности:
- Постоянные. К постоянным относится непосредственно сам вес возводимого сооружения, а также присущий массив имеющейся почвы.
- Временные зачастую возникают из-за выпадения снега или возникновения сильных порывов ветра.
- Специального типа. Что касается нагрузок специального типа, то они могут проявляться в виде взрывной волны или сейсмологических колебаний грунта.
Кроме этого, также необходимо учитывать, что могут быть и периодичные нагрузки. Например, установка мебели, количество проживающих жильцов.
Фундамент для стен
Основное правило для заливки этой категории фундаментов – они должны быть монолитными. При этом давление на отдельный участок грунта распределяется на всю длину.
Ленточный фундамент
Ленточный фундамент
Это самый распространенный вид основания для промышленных зданий. Он имеет следующее устройство. В качестве подошвы используется блок-подушка. На него устанавливается стеновой блок (маркировка– СП). Этот элемент имеет стандартные размеры: 600 мм в высоту, толщину в 300-600 миллиметров и длину 2,4 метра. Он не должен иметь пустот. Для перевязки блоков используются модели СПД с длиной в 80 сантиметров. Данный вариант фундаментов заливают под несущие стены, выполненные из кирпича, или блоков.
В случае применения бетонных панелей используется монолитная конструкция. При этом в траншее монтируется армопояс в два раза шире, чем сам фундамент. Затем заливается основная часть конструкции. Для снижения расходов на бетонные работы, подушка может быть выполнена в виде отдельных толстых пластин. Для этого в траншее делается дополнительное углубление, в которое устанавливается металлический каркас. Расстояние между этими элементами составляет от 20 до 90 сантиметров. Если грунт имеет высокий коэффициент усадки, тогда подушка должна быть сплошной. Ленточный фундамент обеспечивает максимальную стабильность габаритного строения.
Столбчатый фундамент
Основное причина использования столбчатого фундамента для промышленных зданий – в случае плотного грунта, который не дает значительную усадку. Устройство такого основания состоит из монолитного башмака и бетонного столба, который устанавливается в специальный паз, благодаря чему не смещается при возникновении вибраций. Его используют, если нагрузка на стены незначительная.
Вибролапа для трамбовки грунта
Максимальное расстояние между этими элементами не должно превышать шесть метров. Они обязательно должны связываться с основными частями строения при помощи бетонных перемычек.
Перед тем как заливать основание для столба, участок грунта под ним нужно уплотнить с помощью вибролапы. Песчаная подсыпка на дне траншеи глубиной от 30 до 60 сантиметров обеспечит минимальное уплотнение в процессе эксплуатации здания. Столбчатые фундаменты промышленных зданий скорее дополнительные, чем основные элементы. Чаще всего их используют в качестве оснований для перегородок внутри помещения. Они позволяют сэкономить средства на заливку основания для внутренних перемычек. Однако если на стене будет установлен габаритный подъемник, или другое устройство, которое будет принимать на себя дополнительную нагрузку, тогда следует заливать более стабильную конструкцию.
Свайный фундамент
Основное использование – в случае слабого грунта с большой усадкой. Устройство такого фундамента состоит из вбитой в землю сваи, на которой расположена монолитная основа здания. Сваи, которые используются в этом случае, могут быть круглыми и квадратными (в разрезе). Чтобы избежать деформации элемента, сверху на него надевается бугель, а снизу – башмак. Это стальные наконечники. Они позволяют бетонной конструкции выдерживать сильные удары молотом копер.
Вбивание свай копером
Реже применяются деревянные сваи. В этом случае они должны быть из хвойных пород древесины (для предотвращения преждевременного гниения основы). В исключительных случаях используется металлический аналог. В обоих случаях следует учесть, что такой фундамент имеет меньший рабочий ресурс, чем бетонная свая. Глубина установки сваи зависит от особенностей грунта, а также размеров здания. Эти расчеты может сделать местная проектно-строительная организация.
Преимущество такого варианта основания – минимальная усадка габаритного здания в зонах с мягким грунтом (песчаная, или болотистая местность), а также меньшие затраты на земляные работы.
Схема монтажа
Порядок действий:
- Подготовительные работы. Производится перебазирование техники, подвоз и складирование свай. Выполняется очистка и планировка участка, разметка свайного поля.
- Производится забивка пробных свай. Это необходимо для определения условий и параметров опор на практике. Для частного домостроения этот пункт нередко пропускают, хотя он очень важен и позволяет избежать ошибок.
- Производится погружение свай.
Существует несколько схем забивки, обусловленных необходимостью подхода техники к точке установки.
Неграмотное распределение может стать причиной невозможности установки каких-либо опор из-за помехи, созданной уже погруженными стволами.
Используются следующие схемы:
- Последовательная.
- Секционная.
- Спиральная.
Выбор наиболее подходящей схемы производится специалистами-сваебойщиками, которые имеют достаточный опыт в таких делах.
Завершающим этапом является создание ростверка. По окончании забивки и выдержки сваи, которая длится до 20 дней, производится обрезка стволов специальным инструментом.
Он удаляет бетон, оставляя в целости арматуру. Ее соединяют с армпоясом ростверка, который отливают в специально созданной опалубке.
Производится весь комплекс работ — создание опалубки, гидроизоляция, установка арматурного каркаса и заливка бетона. Используются только прочные марки, от М200 и выше. Опалубку снимают через 10 дней после заливки, выдержка всего длится 28 дней.
После выдержки материала для набора конструкционной прочности производится гидроизоляция видимой части фундамента, затем можно продолжать строительство.
Как подобрать сваи
Виды свайных фундаментов: а – сваи-стойки; б – висячие забивные сваи; в – висячие набивные сваи; 1 – забивные сваи; 2 – ростверк; 3 – набивные сваи На рынке строительных материалов для свайно-ростверковых фундаментов можно купить различные по конструкции и несущим характеристикам сваи.
Только при их выборе нужно помнить об эксплуатационных характеристиках изделий. Отличаются они и следующими показателями:
- Материал;
- Способ производства;
- Форма и размеры продольного, поперечного сечения;
- Метод погружения в почву;
- Степень защиты от внешнего воздействия;
- Несущие характеристики опор.
Заключение
Фундамент и ростверк, как его неотъемлемая часть, имеют ключевое значение для срока службы здания. Эксперименты здесь обходятся очень дорого. Сложные грунты, холодные зимы на большей части России не прощают даже минимальных ошибок при проектировании, монтаже основы зданий.
В домах, которые строят на продажу, стараются обойтись без ростверка, ссылаясь на опыт возведения промышленных объектов, жилых домов на забивных железобетонных сваях.
Безростверковый фундамент существенно удешевляет строительство, сокращает его сроки: перекрытие устанавливается непосредственно на оголовки свай. Но здесь каждая свая несёт свою нагрузку. Если она превысит проектную, свая просядет.
Соответственно увеличится нагрузка на соседние сваи. В результате затрещит весь дом, он станет не ремонтнопригодным.
В отдельных случаях на особо сложных грунтах проектной организацией может быть принято техническое решение по фундаменту без ростверка.