Возведение дома на железобетонных сваях

Достоинства и недостатки свайных конструкций

Свайно-ростверковый железобетонный фундамент отличается по стоимости: он гораздо дешевле (примерно на 20-30 %) классического ленточного. Экономия достигается за счет минимального объема земляных работ и значительно меньшего расхода основных материалов – арматуры и бетона. Это является его основным преимуществом.

Другие достоинства:

• Скорость строительства – за счет минимального объема, а иногда и полного отсутствия земляных работ требуется значительно меньше времени на его сооружение.
• Возможность устройства в любое время года – погодные условия никак не отразятся на качестве и надежности основания.
• Возможность самостоятельного проведения работ – для вкручивания свай необязательно наличие специализированного оборудования, так как это можно сделать и вручную силами 2 человек.
• Возможность устройства на участках со сложным рельефом.
• Прокладка коммуникаций возможна уже после сооружения фундамента.

Рисунок 2. Разновидности свай для фундаментов

Из недостатков стоит выделить невозможность строительства свайно-ростверковых конструкций на скалистых и каменистых грунтах. Не менее значимым минусом является подверженность металлических свай коррозии. Тем не менее, срок службы фундамента этого типа может достигать более 50 лет в зависимости от используемых свай и метода их противокоррозионной защиты.

Особенности установки жб свай под фундамент

Перед началом монтажа рассчитывается общий вес сооружения: массу бетонного ростверка, стен, перекрытий, отделки, стропильной конструкции, кровельных материалов. К полученному числу добавляют ориентировочный вес мебели и всего, что будет находиться в доме. Для надежности к итоговой цифре добавляют еще 15-20%.

На основании полученных результатов рассчитывается нагрузка на основание. После предварительных расчетов проводятся работы на стройплощадке. Основные этапы установки свайного фундамента:

1. Геологическая экспертиза. Определяется тип почвы, уровень залегания грунтовых вод.
2. Подготовка участка. Выполняется обустройство подъездных путей и путей для передвижения техники по строительной площадке. Если участок имеет неровный рельеф, то производится выемка грунта. После земляных работ на объект доставляют и складируют опоры и материалы для ростверка или обвязки.
3. Разметка. Выполняется геодезическая разбивка участка: размечают контур фундамента и точки забивки опор.
4. Монтаж. При помощи сваебойного оборудования сваю поднимают и устанавливают в вертикальное положение. После этого стержень погружают в почву на проектную глубину.
5. Выравнивание свай. После забивки всех опор их верхние части обрезают в один уровень при помощи навесной гидравлической установки — сваерезки.
6. Обвязка фундамента. Для усиления свайной конструкции опоры соединяют по периметру бетонным ростверком или стальным профилем — швеллером, двутавровой балкой.

Какие преимущества имеет свайный фундамент?

Забивной железобетонный фундамент востребован при возведении домов и зданий по ряду причин:

• Долговечность. Срок службы основания, забитого свайно – 100 лет;
• Высокая прочность. Сваи для фундамента имеют внутренний армированный слой, который увеличивает прочностные характеристики конструкции;
• Надежная фиксация. Остроконечность изделия и использования ударного метода забивания – гарантии плотного опускания свай в грунт;
• Стойкость к нагрузкам. Способность выдерживать и переносить максимальные нагрузки без потери эксплуатационных свойств, в отличие от других видов оснований, позволяет использовать конструкцию как для частного дома, так и для постройки зданий и объектов для промышленных и коммерческих целей;
• Огнеупорность. Комбинация железа и бетона устойчива к огню, не деформируется под его воздействием;
• Влагостойкость. Фундамент, забитый свайно, с использованием железобетонных изделий не впитывает влагу, не разрушается при постоянном контакте с ней;
• Стойкость к изменению давления в атмосфере;
• Скорость монтажа на забивных сваях. Узкоспециализированная техника снижает время на выполнение работ до минимума;
• Финансовая выгода. Основание, монтируемое свайно, обходится в разы дешевле, чем иные варианты, особенно при индивидуальном строительстве;
• Широкая сфера применения. Фундамент из жб свай универсален. Железобетонные изделия могут стать опорой не только для жилого помещения, но и для других конструкций (забор, гараж, берегоукрепление, рекламные щиты);
• Отсутствие ограничений по типу грунта. Прочностные характеристики свайных конструкций сохраняются и на слабых грунтах: нестабильных, обводненных, малосвязянных;
• Отсутствие ограничений по климатическим зонам. Устойчивость железобетона к резким перепадам температур, атмосферного давления, осадкам определяет широкий выбор местности для строительства дома;
• Возможность повторного использования ЖБ изделий.

Какие недостатки есть у свайного фундамента на забивных сваях?

• Необходимость утепления и отделки цокольного этажа;
• Сниженные характеристики конструкции при наличии просадочных и набухающих грунтов на участке;
• Необходимость использования узкоспециализированной техники – сваебойной установки.

Нивелировать недостатки свайной конструкции можно. Для этого ее оснащают ростверком. Есть 2 варианта:

1. Плитно-свайный;
2. Свайно-ленточный.

Особенность таких конструкций – наличие свободного пространства между лентой/плитой и землей, которое впоследствии засыпают щебенкой, гравием или песком. Если грунт проседает или набухает, то не упирается в ростверк и не поднимает его вверх.

Виды свайных фундаментов

Свайные основания достаточно разнообразны. Они различаются по способам погружения и видам материалов, которые используются при строительстве свайных фундаментов.

Сваи по способам погружения

забивные сваи погружают в грунт при помощи молота

По способам погружения в грунте различают следующие виды свайных оснований.

1. Забивные.
2. Полые сваи-оболочки.
3. Буровые.
4. Набивные.
5. Винтовые.

Забивные сваи помещаются в землю при помощи ударов молота или методом вдавливания. Вдавливание выполняется более дорогостоящим оборудованием, зато не создаёт вибрации, как при ударах молота.

Выбор вида монтажа во многом зависит от близости участка застройки к расположенным неподалеку зданиям.

Полые сваи забивают при помощи вибрации

Полые сваи-оболочки устанавливаются в грунт методом вибрации. Земля вынимается из центра опоры, а вместо грунта заливается бетонный раствор.

Для устройства буровых свай в земле пробуривается отверстие. Дальше в отверстие погружается наружная гидроизоляция по периметру и арматурная балка по центру. Затем производится заливка бетона.

Набивные сваи заливаются в предварительно обжатый грунт. Специальная машина пробивает землю, в полученное отверстие устраивается монолитное изделие.

Винтовые сваи завинчиваются в грунт. В зависимости от вида изделия в отдельных случаях эту работу можно выполнить вручную без привлечения спецтехники.

Сваи по видам материалов

Железобетонные сваи самые популярные в строительстве

По видам материалов различают следующие виды свай.

• Монолитный железобетон.
  — Заводские ЖБИ изделия;
  — Буронабивные.
• Металлические.
• Деревянные.

Монолитные железобетонные изделия являются самыми применяемыми в строительстве. Фундаменты из железобетона способны выдерживать самые большие нагрузки.

Применение металлических изделий постепенно распространяется. Винтовые металлические изделия достаточно быстро монтируются. Это делает их достаточно привлекательными.

Деревянные сваи наоборот постепенно замещаются и выходят из массового применения. Устройство деревянных изделий оправдано при возведении недорогих временных построек или строений со сравнительно небольшим сроком эксплуатации.

Применение фундамента на винтовых сваях

Свайно-винтовой фундамент (СВФ) нетребователен к характеристикам грунта и особенностям ландшафта. Он идеально подходит для установки на местности, где плотные несущие грунтовые слои находятся гораздо ниже отметки поверхности.

Также винтовые сваи выбираются при строительстве зданий на:

• склонах;
• сильно обводненных почвах;
• торфяных грунтах;
• местности, постоянно заливаемой паводком;
• пучинистых почвах;
• подвижных и плавающих грунтах.

Фото 2. Бревенчатый дом на склоне, строящийся на свайном основании

Свайные основания сооружаются даже вблизи пролегания разнообразных инфраструктурных коммуникаций и возле деревьев с густой корневой системой, поскольку они не являются преградой для их установки.

Вычисление высоты над землей

Высота свайного фундамента над уровнем земли определяется высотой верхней линии ростверка.

Выбор правильного значения обусловлен несколькими факторами:

• Толщина снежного покрова в зимнее время.
• Возможность подтопления, уровень воды во время весенних паводков.
• Уровень залегания грунтовых вод.
• Температурные условия в регионе.

Сопоставляя эти параметры приходят к выбору оптимальной высоты подъема ростверка.

Оптимальными значениями принято считать 30-40 см для обычных оснований и 1,5-1,7 м при наличии цокольного помещения.

ВАЖНО!
Возможность оборудования цокольного помещения имеется крайне редко, чаще всего обустраивается техническое подполье, в котором размещаются коммуникации.

Плюсы и минусы

К достоинствам свайно-ленточных оснований принято относить:

• Возможность использования на проблемных грунтах.
• Для постройки такого фундамента требуется относительно небольшое количество строительных материалов.
• Высокая устойчивость к воздействиям грунта — пучению, небольшим подвижкам.
• Некоторые виды свай могут быть созданы прямо на площадке, что позволяет существенно снизить расходы на приобретение, доставку и погружение их в грунт.
• Появляется возможность строительства на участках с высоким уровнем грунтовых вод.
• Высокая скорость строительства.

Имеются и недостатки:

• Перед началом строительства необходимо производить тщательное всестороннее обследование участка на предмет состава грунта, высоты залегания грунтовых вод и т.д.
• Отсутствует возможность создания подвала или цокольного помещения.
• Необходимо качественное утепление пола нижнего этажа, уложенного по грунту.
• Отсутствует возможность строительства многоэтажных зданий.
• Сваи надо качественно гидроизолировать. В особенности это касается деревянных или стальных опор.

Большинство недостатков так или иначе обусловлены свойствами грунта, поэтому в данном случае это не совсем минусы фундамента, а необходимые ограничения в имеющихся условиях.

Ростверк для свайного фундамента

При различных разновидностях свайного фундамента могут применяться ростверки – конструкция в виде рамы, которая распределяет нагрузки дома по всем сваям. Свайно ростверковый фундамент может быть ленточным и плитным. Первый вариант напоминает обычный ленточный фундамент, т.е. укладывается вдоль несущих стен здания. Представляет собой балки, которыми соединены все сваи. Плитные ростверки выполняются в виде плоской плиты на всю площадь дома. Они используются в тех случаях, когда сваи распложены также по всей площади здания.

В зависимости от конструкции выделяют сборные, сборно-монолитные и монолитные ростверки для свайных фундаментов. Сборные представляют собой балки из швеллера или двутавра, установленные поверх свай. Сборно-монолитные оснащаются специальным замками, для их устройства используют готовые железобетонные элементы. Монолитные ростверки заливаются непосредственно на строительной площадке. Последний способ для строительства частного дома подходит лучше всего, т.к. позволяет ограничиться подручными инструментами.

Технология изготовления фундамента на забивных сваях

В том случае, если у будущего домовладельца возникла необходимость изготовить фундамент из забивных свай, ему необходимо предварительно изучить основные правила установки строений на данном виде оснований. В соответствие со строительными нормами, необходимо учитывать следующие ограничения:

Расстояние до ближайшего ранее построенного объекта при использовании свайных фундаментов должно составлять не менее 15 метров. Это касается как строений на вашем участке, так и на соседних.

Связаны такие ограничения на фундамент на забивных железобетонных сваях с технологией внедрения опор в грунт при помощи ударных нагрузок.Перед установкой фундамента на забивных сваях желательно предварительно выполнить качественное исследование грунта в месте проведения работ. Это связано с возможным увеличением нагрузки на опоры при внедрении их в почвы, содержащие большое количество скальных обломков или близостью скального грунта к поверхности почвы. Возможно избежать геологического исследования при условии пробной забивки одной сваи для уточнения условий работы на свайном поле.

Особенности забивного фундамента на ЖБИ-сваях

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

ЖБИ-сваи.

Маркировка свай из железобетона в соответствии с ГОСТом

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

Железобетонные сваи сплошного сечения

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

Особенности армирования

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

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

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

Расположение арматуры внутри сваи.

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

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

В зависимости от положения, сваи армируются двумя способами.

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

Применение забивного ЖБИ фундамента

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

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

Особенности ЖБИ-фундамента

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

Подбор типа ЖБИ-основания под почву

Буронабивной свайный фундамент

Буронабивное основание сооружается непосредственно на месте строительства путем заливки пробуренных скважин в грунте бетоном с предварительным армированием. К этому виду относится фундамент ТИСЭ, который на сегодня пользуется наибольшим спросом среди застройщиков. Он лучше других разновидностей работает в условиях морозного пучения, а крупные строительные компании Московской области дают на него даже пожизненную гарантию.

Рисунок 12. Внешний вид буронабивного основания типа ТИСЭ

Особенности

ЖБ фундамент типа ТИСЭ представляет собой конструкцию на основе буронабивных свай с полусферической подошвой в нижней части и железобетонным ростверком. Подобное конструктивное исполнение опор способствует увеличению их несущей способности, повышает устойчивость к воздействию сил морозного пучения. В большинстве случаев буронабивные сваи сооружаются ниже глубины промерзания грунта.

Рисунок 13. Конструкция фундамента ТИСЭ

Другие особенности буронабивного основания:

• Более низкая цена устройства по сравнению с традиционным ленточным фундаментом.
• Минимальный объем земляных работ – нужно подготовить только скважины с расширением в нижней части и снять верхний плодородный слой почвы.
• Универсальность – подходит для разных типов грунтов, за исключением болотистых, обводненных и илистых. На каменистых и скалистых почвах сооружение проблематично из-за сложности бурения скважин.

При выборе этого типа основания также следует учитывать, что он требует устройства широкой отмостки (как правило, не менее 1 м).

Устройство

Монтаж свайного фундамента по технологии ТИСЭ требует наличия специального бура – ТИСЭ-Ф, который имеет конструкцию раздвижной штанги с 2-мя рукоятками и режущими кромками. Опускают его на уровне расширения нижней части сваи.

Общая технология устройства:

1. Разметка расположения железобетонных опор.
2. Бурение скважин и подготовка расширений в нижней их части.
3. Изготовление и установка армирующего каркаса из рифленой арматуры диаметром 12-16 мм для буронабивных свай.
4. Гидроизоляция скважин путем расположения в них рулонного гидроизоляционного материала.
5. Заливка скважин бетоном с тщательным уплотнением для удаления воздуха из смеси.

   Рисунок 14. Последовательность устройства свай с полусферическим расширением в основании

6. Сборка опалубки для железобетонного ростверка.
7. Изготовление армирующего каркаса и его связка с арматурой свайных опор.
8. Бетонирование монолитной ленты.

   Фото 15. Бетонирование монолитной ленты поверх железобетонных свай

Бетонирование свайных опор и ростверка лучше выполнять одновременно, что позволит создать цельнолитую железобетонную конструкцию. Но в этом случае будет более затруднительным процесс уплотнения бетона в скважинах. Поэтому чаще изначально выполняется заливка свай, а после – выполняется сборка опалубки для ростверка, армирование и бетонирование ленты.

Подробно процесс устройства фундамента ТИСЭ рассмотрен в следующем видео:

Существуют и другие технологии сооружения свайных фундаментов, но их применяют гораздо реже. Так, для легких построек типа бань, гаражей, хозпостроек застройщики часто используют асбестоцементные трубы в качестве оболочки. Они погружаются в предварительно пробуренные скважины, в их внутреннюю полость устанавливается армирующий каркас и производится заливка бетоном.

Рисунок 16. Последовательность устройства свайного основания с применением асбестоцементных труб

Что такое фундамент на железобетонных сваях?

Фундамент на забивных сваях представляет собой прочную конструкцию, а именно несколько десятков свайных элементов, равномерно расположенных по всему периметру будущего дома.

Железобетонные сваи – это изделия, изготовленные из композиционного материала – железобетона – соединения стального каркаса с бетоном. По форме — стержни, которые имеют квадратное сечение и заостренный конец. Наиболее популярные размеры свай: 150х150х3000 мм, 200х200х3000 мм.

Качество и прочность изделий определяется ГОСТ 19804-2012: сваи железобетонные изготавливаются из бетона прочностью 300 кгс/см2.

Чтобы создать фундамент из забивных свай, несколько десятков свай забивают в грунт.

Но перед этим их обязательно очищают от загрязнений. Ударный метод обеспечивает глубокое проникновение изделий в слои почвы и прочную фиксацию. Надежность, устойчивость, способность выдерживать огромные нагрузки — вот, что отличает фундамент, изготовленный из забивных свай.