Фундамент на бетонных сваях

Свайный фундамент

Рисунок 2. Свайный фундамент

Забивают бетонные сваи практически в любой грунтов (кроме скалистого), поскольку это гарантирует долговечность, высокую прочность сооружения, стойкость его перед различными воздействиями. Да и обходится такое мероприятие сравнительно недорого, монтируется быстро. Сооружаемый фундамент имеет много железобетонных опор, которые погружены в почву вертикально, а сверху объединены общим бетонным каркасом, именуемым ростверк.

Обычно подобный вариант опоры выбирают, когда предстоит сооружение частных строений на слишком неустойчивом грунте, при проектировании небольших торговых заведений, цехов, иных промышленных зданий. Чтобы реализовать такой проект, требуется меньше трудозатрат и времени, он дешевле, можно не выполнять выравнивание перепадов почвы по высоте, обеспечить зданию устойчивость даже в ситуациях со строительством, выполняемым на подтопляемых периодически участках.

Когда сооружен свайный фундамент, далее на него можно монтировать ленточное основание. Выбирая тип свай, строители ориентируются на смету, особенности грунта, наличие техники, возможность применять определенные технологии, инструмент. При индивидуальном строительстве применяют только проекты, предусматривающие сооружение заливных опор, поскольку иные варианты нереальны при отсутствии мастеров и крупной спецтехники.

Обустройство фундамента

Расчет фундамента на сваях

Абсолютно любое строительство требует некоторых предварительных работ. К таковым относится проектирование будущей конструкции, где ключевым моментом становится расположение свайных оснований.

Допускать к строительным расчетам лучше всегда профессионалов, но в некоторых случаях позволяется рассчитать необходимые параметры самостоятельно, используя при этом предельно простые формулы. Это поможет в случае строительства хозяйственных строений или при планировке загородного дома.

Все сваи различаются по диаметру трубы и лопастей, которые напрямую влияют на несущие способности. На рынке расположено большое количество свай с разными параметрами. Можно приобрести сваи длиной от 1650 до 7000 миллиметров.

Необходимо точно рассчитать массу всей постройки, с расположенными в ней мебелью и иными предметами, а потом подобрать необходимый диаметр. Правильный расчет позволитобеспечить конструкции устойчивость и долговечность в использовании.

Вот характеристики наиболее используемых в строительстве свай (длиной в 2500 мм.):

• СВС-57 – максимальная нагрузка равна 800 кг., цена – 1300 рублей
• СВС-76 – допустимая масса – не более 3 тонн, стоимость равна 1500 руб.
• СВС-89 – максимум – 5 тонн, цена – 1500 рублей
• СВС-108 – от 5 до 9 тонн, 1700 рублей
• СВС-133 – максимальная масса – от 10 до 14 т., а стоимость равняется 2250 рублям

Это наиболее популярные и экономичные варианты. За счет своей бюджетности, лопасти будут просто приварены к основной трубе. Из-за этого, в некоторых моментах сварной шов может лопнуть и свая будет просто проворачиваться на одном месте.

Для жилого дома такие варианты категорически не подойдут, поэтому придется воспользоваться сваями с литыми наконечниками. Стоимость сваи, в данном случае, будет начинаться от 2500 рублей. В среднем, они на 1/3 часть дороже сварных аналогов.

Для самостоятельных расчетов можно воспользоваться следующей формулой по расчету несущей способности сваи:

(W – сама несущая способность, q–значение несущей способности, исходя из размеров и условий почвы, k–«коэффициент надежности», в который входит нужный эксплуатационный запас несущей способности, зависящий от исследования грунта и от количества несущих конструкций)

Какие материалы и оборудование понадобятся для работы?

После выполнения всех предварительных расчетов, необходимо закупить все требуемые материалы и оборудование, исходя из способа установки свая – механизированного или автоматического.

Для механического способа понадобится обзавестись:

1. Лопатой
2. Кувалдой
3. Уровнем для трех плоскостей
4. Рычажными ключами или трубами (для проворачивания свай)

Также, потребуется как минимум 3 человека, желательно крепкого телосложения, чтобы расположить сваю на нужной глубине.

Для автоматического способа установки свай, потребуется наличие бурильной установки с вращательным моментом в 2000 – 4000 ньютонов. Это позволит производить установку даже в плотные слои грунта.

С сваями бетонного типа все немного сложнее. Тут понадобится выкопать необходимого диаметра отверстие и только потом расположить там сваю.

Пошаговая инструкция по обустройству

С установкой свай в автоматическом режиме все предельно понятно, но в случае с ручным способом придется немного постараться:

1. В требуемом месте выкапывается ямка нужного диаметра
2. В нее вставляется свая
3. В технологические отверстия вставляется лом или металлический стержень, а на него трубы нужного диаметра
4. Производится закрутка по часовой стрелке до нужной глубины
5. После установки, в полость сваи заливается раствор цемента. После того, как раствор застынет и наберется прочности, можно приступать к дальнейшим работам. В летнее время стоит поливать водой верхний слой залитого бетона, чтобы избежать возникновения трещин.

С бетонным аналогом понадобится просто выкопать отверстие нужной длины и диаметра, а потом вставить в него сваю. После, лишнее пространство засыпается и трамбуется.

Правильная технология позволит обеспечить большую долговечность конструкции. Также, бетонные сваи не нуждаются в наборе прочности и можно будет сразу приступить к возведению других элементов строения.

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 железобетонных опор, 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.

В каких случаях используется бетонный ростверк

Бетонный ростверк – один их самых надежных способов обвязки. Он обладает двумя ключевыми преимуществами – прочностью бетона и устойчивостью к выдавливающей силе.

Ростверк на бетонных сваях подходит для возведения домов из кирпича, пеноблока, газосиликата и иных непластичных материалов. Он исключает прогиб при пиковых нагрузках.

Кроме возведения домов свайный ростверк используется и в других случаях:

1. Если нужно придать цоколю более эстетичный вид. На бетонный цоколь можно установить сайдинг, его можно перекрасить или оштукатурить.
2. При необходимости утеплить пространство под строением или протянуть какие-либо коммуникации.
3. При строительстве заборов. В данном случае ростверк используется одновременно для эстетики и для установки кирпичных столбов.

Противопоказанием к установке винтовых свай считаются текучие грунты и очень глубокие торфяники. Не рекомендуется устанавливать сваи в скальные основания. Для каменистых грунтов можно использовать винтовые сваи с наконечником литым.

Видео о бетонном фундаменте на винтовых сваях:

https://youtube.com/watch?v=7DQqVrLpixc

Работы по монтажу свайного фундамента своими руками

Для монтажа ж/б свай понадобятся определенные материалы, инструменты, выполненные заранее расчеты и проект. Если самостоятельно просчитать параметры трудно, можно воспользоваться онлайн-калькуляторами либо услугами профессионалов.

Выбор типа свай

В соответствии со способом погружения свай в грунт различают несколько видов опор. Выбирать конкретный тип нужно с учетом особенностей грунта, глубины залегания опор, наличия нужной техники и инструмента. Так, к примеру, если создается основание для тяжелого дома, опоры будут одни. Когда же проектируется бетонная лестница на сваях, выбирают совершенно иные варианты.

Типы свайных фундаментов:

• Забивные – погружение обычно сплошных квадратных опор в грунт разными вдавливателями, погружателями, молотами
• Оболочечные – полые сваи, которые заглубляются вибропогружателем и потом заливаются бетоном
• Винтовые – стальные опоры ввинчиваются в почву благодаря имеющимся на поверхности специальным лопастям
• Набивные – самый простой вариант, когда в выбуренное предварительно отверстие в грунте с установленной в него арматурой (либо без нее) заливают бетонный раствор

Сваи могут располагаться в грунте по-разному: по отдельности в важных узлах основания, лентами по периметру стен, кустами в точках для массивных конструкций, полем с целью поддержки ростверка.

Сами сваи могут быть сделанными из металла, дерева, бетона, железобетона. По наличию внутри пустоты опоры бывают сплошными и полыми, по диаметру – квадратными, круглыми, сложной формы, по наличию опоры – висячими и опорными.

В частном строительстве обычно используют железобетонные набивные, винтовые стальные сваи. Наиболее распространены такие типы фундамента, как свайно-винтовой и буронабивной.

Разметка участка

После того, как геологические изыскания завершены и проект готов, необходимо подготовить объект. Площадку для строительства тщательно очищают от мусора, выравнивают, размечают. Проектное положение свай выносится на объект с использованием геодезических инструментов (нивелир, теодолит), отмечается деревянными кольями и веревкой (внешний периметр, габариты ростверка).

Бурение ям

Траншеи роют как угодно – можно использовать небольшой бур (особенно если опоры устанавливаются на значительную глубину). Высота траншеи должна составлять минимум 1.5 метра, диаметр – от 15 до 40 сантиметров. С целью увеличения уровня устойчивости здания к пучению диаметр скважины в процессе расширяют (подошва 40-60 сантиметров, на поверхности – 20).

Если фундамент бурится своими руками, к буру привязывают уровень – вертикаль нужно контролировать после каждого оборота.

Между опорами дома минимальное расстояние составляет сумму трех сечений опор: так, если диаметр свай 40 сантиметров, минимальный шаг составляет 120 сантиметров. Но эти все расчеты выполняют до того, как производят бурение, как забивают сваи и т.д.

Установка опалубки

Опалубку делают из цементных труб или деревянных досок. Конструкция выполняется на сыпучих и слабых грунтах для препятствования разрушению стенок. Если грунты плотные, достаточно выполнения опалубки лишь над поверхностью земли, чтобы сделать оголовок. Каркасом может выступить гидроизолированная асбестоцементная труба или рулон рубероида.

Изготовление арматурного каркаса

Прежде, чем залить сваи бетоном, их нужно армировать. Для этого используют стальные пруты сечением 12 миллиметров. Прутья соединяют через каждый метр поперечными стержнями или вязальной проволокой сечением 8 миллиметров. Чтобы обеспечить связь с ростверком, каркас делают минимум на 10 сантиметров длиннее, чем свая (потом края связывают с арматурным каркасом ростверка).

Заливка бетона

Сваи из бетона для фундамента своими руками сделать несложно. Материал также можно приготовить самостоятельно либо заказать готовым с завода. Сваи заполняют бетоном слоями, обязательно вибрируют или уплотняют куском арматуры. После того, как бетон застыл, монтируют опалубку для монолитного ростверка.

Бетонные сваи и созданный на их основе фундамент – прекрасная возможность построить прочное, надежное, долговечное здание. При условии правильно выполненного проекта, соблюдения технологии и определенных знаний все работы можно выполнить самостоятельно.

Преимущества и недостатки

Перед тем, как установить конструкцию, следует ознакомиться с положительными и отрицательными сторонами вопроса и изучить важные эксплуатационные характеристики.

К плюсам фундамента из железобетонных свай следует относить

• Положительный результат строительства на проблемных участках (за исключением скалистого грунта)
• Быстрота. Сооружение может быть установлено в течение суток, в то время как традиционный метод возведения фундамента требует не менее 7 дней. После этого можно тотчас же производить строительство несущих конструкций (монолитное основание позволяет продолжать работы только спустя 3-4 недели).
• Сведение до минимума материалов для строительства и земляных работ.

• Всесезонность. Формирование фундамента на забивных железобетонных сваях реально осуществлять в любое время года независимо от климата и погоды.
• Длительность использования. Жб сваи под фундамент весьма износоустойчивы и способны противостоять любым погодным катаклизмам. Термин их пригодности может составлять около полторы сотни лет.
• Прочность. Железобетонным сваям для фундамента, в конструкции которых использованы металлические стержни, свойственна способность переносить разнонаправленные нагрузки, что является необходимым качеством на неустойчивых участках.

Фундамент на забивных железобетонных сваях имеет всего лишь несколько минусов.

1. Возможность оседания или искривления фундамента. Всегда существует возможность недостоверной характеристики глубинной почвы, поскольку не представляется возможным рассмотреть многометровый слой.
2. Обязательное использование дорогостоящей специализированной техники для установки свай.
3. Отсутствие подвального и цокольного помещения – реальные неудобства, с которыми придется столкнуться людям, принявшим решение о возведении фундамента на железобетонных сваях.

Марка и состав бетона для фундамента

Все строительные растворы на цементе после схватывания и твердения приобретают прочность от разрушения при сжатии. Пробы заливают в формы 10х10 см, хранят при температуре 20 0 С 28 дней, раздавливают прессом, определяя усилие начального разрушения. Средняя прочность в кг/см2, обозначается буквой «М».

Точно такие же образцы, разрушенные машиной при сопротивлении в МПа обозначают класс по прочности, маркируются индексом «В». 1 МПа (мегапаскаль) равен 9,81 кг/см2. Этот показатель, основанный на международных единицах измерения взят за основу в проектных организациях. Класс точнее, так как М – среднее значение, а В – определяется как 95 % от всех замеров.

Таблица класса и марок жесткого бетона и место применения

Класс В	Марка М	Место применения
12,5	150	Фундаменты под легкие строения, архитектурные формы
200	Устройство подпорных конструкций, лестничных пролетов на ЖБИ, фундамента малонагруженных конструкций
250	Плиты перекрытия с малой нагрузкой, фундамент под кирпичный дом ж/б перекрытиями.
22,5	300	Фундаменты всех типов в малоэтажном, промышленном и гражданском строительстве.
350	Многопустотные плиты, перекрытия, балки и заливка фундаментов для многоэтажных домов.
400	Аэродромные полосы, банковские хранилища, гидротехнические сооружения.

В состав бетона входят:

• Вяжущее вещество цемент.
• Мелкий заполнитель – очищенный от глины, породы и других примесей песок.
• Щебень одной или двух фракций по крупности гранул.
• Вода – техническая, теплая, мягкая.
• Присадки – пластификаторы, морозостойкие добавки.

От качества любого компонента зависят прочностные характеристики бетона.

Выбор цемента

Промышленность выпускает несколько видов цементов разного назначения

Важно знать, товар со временем слеживается, меняет цвет, частично теряет свойства. Продукт должен быть сыпучим и выпущенные в ближайшие 2 месяца

Через полгода он теряет 30 % прочности, через год – 40 %. Пропорции придется увеличивать.

Виды цементов:

• Портландцемент – самый известный, универсальный состав для смесей для монолитов. теряет текучесть через 3-4 часа.
• Шлакопортландцемент предназначен для конструкций работающих в сырых условиях, без промерзания. Раствор твердеет через10-12 часов.
• Пуццолановый портландцемент – предназначен для подводных сооружений, на суше наблюдается сильная усадка.
• Глиноземистый цемент характерен быстрым застывание – теряет текучесть через час, твердеет через 8 часов.

Каждый вид цемента имеет марки, определяемые испытанием образцов на разрушение сжатием. Для изготовления фундаментов в гражданском строительстве используют связующее М400, М500.

Цементы марок 550 и выше применяют для очень жестких бетонов прочностью выше М450.

Заполнители и их значение

Цемент в водной среде образует клейкую суспензию, называемую цементным молочком. Заполнителями называют минеральные мелко раздробленные смеси различного размера. Склеенные между собой они превращаются в монолит

При выборе заполнителей важно, чтобы пустоты между большими осколками заполнялись малыми и песком

Требования к песку

Песок – продукт мелкозернистой фракции, размером от трех (крупный) до одного (мелкий) миллиметра. Речной, морской или карьерный песок должен быть чистым, не содержать растительных остатков, глины. Используется отсев с грохотов при дроблении рудных пород.

В продукте допускается содержание до 5 % пылевидных частиц, определяемых промыванием навески песка. При составлении пропорций ведется учет воды с песком. Так, насыпная плотность куба сухого песка 1,44, мокрого 1,92 тонны.

Какой выбирают щебень

Щебень может быть скальный, карьерной добычи с последующим дроблением и гравийный. Колотый камень базальт, диабаз, известняк на грохотах разделяют на фракции:

• мельчайший – 3-10 мм;
• мелкий – 10-20 мм;
• средний – 20-40 мм;
• крупный – 40-70 мм.

В замес по требованиям СНиП должно быть взято до 1/3 мелкой фракции, чтобы уменьшить пористость бетона.

Значение воды в растворе

Вода – растворитель, она же обеспечивает текучесть бетонной массы до начала затвердевания. Жидкость должна быть чистой, с минимальным содержанием солей жесткости, теплой. Вода повышает подвижность смеси и ее удобоукладываемость. Однако, испаряясь. она оставляет за собой пустоты. При укладке фундаментов часто добавляют пластификаторы, снижая при этом количество жидкости.

Классификация свай из бетона

Сваи принято подразделять в зависимости от материала изготовления, поэтому бетонные опорные стержни включают железобетонные опоры и сваи из бетона.

Железобетонные забивные опоры изготавливаются обычно промышленным способом, бетонные – могут заливаться непосредственно на строительной площадке, при этом работы по устройству свайного поля под здание могут быть выполнены собственными руками. Монтаж забивных опор невозможно выполнить вручную, для погружения стержня в грунт потребуется использование дорогостоящей сваебойной техники, что достаточно сильно удорожает строительство объекта.

Недостаток забивных свай состоит в том, что они монтируются с помощью специального оборудования

В зависимости от способа монтажа можно разделить опоры из бетона на две группы: набивные и забивные.

Набивные опоры по технологии выполнения работ монтируются в предварительно подготовленные скважины (ямы), которые выполняют с использованием специальной бурильной техники. Забивные стержни погружаются в грунт (песчаный или глинистый) без предварительной подготовки.

Принято подразделять сваи в зависимости от формы поперечного сечения, различают ж/б опоры со стержнями круглого сечения, а также квадратные и прямоугольные. Опоры круглого сечения применяются на слабых, пучинистых грунтах, основу которых составляет глина, для более жестких грунтовых оснований используют стержни с квадратным или прямоугольным сечением.

Этапы производства бетонных винтовых свай

Процесс изготовления бетонных винтовых опор состоит из следующих этапов:

• Изготовление цилиндрического арматурного каркаса из рифлёных прутов диаметром 6-8 мм;
• Закладка арматурного каркаса и профильной трубы в сделанную из плотной резины форму-опалубку;
• Приготовление бетонного раствора из цемента марки М500, строительного речного песка, щебня фракции 5-20 мм в пропорции 1:2:3.
• Заливка бетона в форму-опалубку с обязательным уплотнением на вибростоле – производится это для удаления из смеси пузырьков воздуха, которые при затвердении бетона превращаются в полости, уменьшающие прочность и надежность сваи. При добавлении специального пластификатора раствор не подвергают уплотнению.
• Термическая обработка форм-опалубок с раствором в специальной прогревочной камере в течение 10 часов. За это время заготовка набирает порядка 50 % своей прочности.
• Набор заготовкой полной прочности в прогревочной камере в течение 6-7 суток.

На завершающем этапе, после выемки готовой опоры из формы-опалубки производиться визуальный контроль качества.

Наглядно посмотреть процесс производства данных опор можно в следующем видео:

Расход бетона при устройстве буронабивных свай

Объем бетона буронабивных свай можно определить после того, как рассчитаны основные технические характеристики свай – несущая способность, глубина погружения, сечение, шаг, количество. Очевидно, что чем выше нагрузка от сооружения, тем меньше шаг и больше остальные параметры. На буронабивной фундамент для дома из газобетона потребуется меньше материала, чем на основание под сооружение из тяжелого бетона.

Чтобы определить количество бетона, нужно объем одной сваи умножить на их число. Объем сваи – это объем цилиндра, высота которого равна глубине погружения, а диаметр основания равен диаметру сваи/обсадной трубы (если нет уширения). В соответствии со строительными нормативами расход принимают 1,02 кубометра на 1 кубометр конструкции.

Согласно СП 70.13330.2012:

Для свай и свай-оболочек

6.2.1 Сваи следует забивать молотом на проектную глубину заделки до получения расчетного отказа, но менее 0,2 см от удара, а сваи-оболочки — заглублять вибропогружателем с интенсивностью погружения на последнем этапе не менее 5 см/мин. Если эти требования не могут быть выполнены, необходимо применять подмыв или установку сваи в лидерные скважины с добивкой до расчетного отказа, а для оболочек — применять опережающую разработку грунта ниже ножа или более мощный погружатель.

Опережающую разработку песчаных грунтов следует выполнять на 1-2 м ниже ножа оболочки при условии наличия в ее полости избыточного давления воды, превышающего на 4-5 м уровень поверхностных или подземных вод.

6.2.2 Глубину лидерных скважин следует принимать равной 0,9 заглубления свай в грунт, а диаметр — 0,9 диаметра цилиндрической или 0,8 диагонали призматической сваи, и уточнять по результатам пробной забивки.

6.2.3 Свайные элементы следует погружать в толщу мерзлых грунтов в лидерные скважины.

Непосредственная забивка свай допускается в пластично-мерзлые глинистые или суглинистые грунты, не имеющие твердых включений.

Практическую возможность забивки имеющимся молотом свай и глубину их погружения в вечномерзлый грунт необходимо устанавливать по результатам пробной забивки в конкретных местных условиях.

Погружение свай в предварительно оттаянный грунт допускается при необходимости заглубления их низа в немерзлый грунт сквозь слой сезонного промерзания, а также в толщу твердомерзлого песка.

Применение и особенности буронабивных фундаментов

Буронабивные фундаменты незаменимы в городских условиях, где погружение свай классическим методом забивки запрещено из-за вибраций, передаваемых на грунт. Использование буронабивных свай возможно на любых грунтах за исключением скальных и крупнообломочных. Последовательность монтажа следующая:

• бурение скважины проектного диаметра и глубины;
• армирование;
• заливка бетона.

В ряде случаев (например, при бурении полым шнеком), последовательность обратная: сначала заливка, потом погружение арматурного каркаса. Прутки выступают выше уровня бетонирования: позже эти концы используются для связывания свай с ростверком.

На несвязных сыпучих грунтах бурение сопровождается погружением обсадных труб – они формируют стенки скважины и служат направляющими при устройстве свай. По ходу заполнения скважины раствором трубу извлекают (не всегда).

Еще один способ укрепления стенок – промывка глинистым раствором: он удаляет из скважины керн и укрепляет стенки. Способ подходит для рыхлых грунтов средней стабильности.

Несущая способность каждого элемента определяется исходя из следующих показателей:

• диаметр сваи;
• глубина погружения;
• характеристики грунта;
• марка бетона;
• вид армирования и характеристики арматуры.

Какой бетон в буронабивную сваю используется?

Марка бетона для буронабивных свай – СНИП

Редакция 2.02.03-85 СНиП – основной документ, регламентирующий бетонирование буронабивных свай. ГОСТы на марки бетона:

• 19804.2-79;
• 10060.0-95;
• 12730.0-78;
• 12730.4-78;
• 12730.5-84.

Это важно!

Инструкции по выбору марки бетона для буронабивных свай можно найти также в ТР 100-99 (технические рекомендации для буронабивных фундаментов).

В соответствии со стандартами для различных конструкций бетон подбирают так:

• М100-150 – подготовительные работы и монтаж ненесущих конструкций;
• 200-250 – ленточные фундаменты, железобетонные пояса, ростверки;
• 300-350 – балки, фермы, перекрытия, лестничные марши, буронабивные сваи.

Состав бетона для буронабивных свай:

• 25 % щебня с прочностью, рассчитанной на нагрузку 50-60 мегапаскалей;
• 25 % песка;
• цемент – 340 килограммов на кубометр смеси.

В зависимости от условий работы в состав смеси могут добавляться модифицирующие присадки.

Армокаркасы для буронабивных свай

Буронабивной фундамент

Буронабивной фундамент с ростверком