Расчет фундамента на буронабивных сваях
Определение проектных данных проходит в несколько этапов:
- расчет нагрузки на фундамент – вес дома с учетом снежной массы;
- определение несущей способности сваи;
- расчет количества и шага свай. На чертеже отмечают расположение свай.
Для определения несущей способности используется одна из двух характеристик:
- сопротивление материала самой сваи;
- сопротивление грунта.
Обратите внимание
Несущей способностью считается характеристика с меньшим значением, это и есть предельно возможная нагрузка на сваю.
Разница между двумя числами (фактически избыток прочности) при строительстве не важна: что бы ни начало деформироваться первым, свая или грунт, для постройки это аварийная ситуация.
Деформация стены здания при некачественном фундаменте
При проектировании стараются, чтобы характеристики были примерно равны: свая с более высоким сопротивлением обойдется дороже, а смысла делать ее такой прочной нет.
Несущая способность зависит в том числе от марки бетона: например, дешевый бетон М100 выдерживает до 100 килограммов на квадратный сантиметр.
В городской и промышленной застройке сечение скважины определяется проектом. В частном строительстве (с помощью ручного бура) можно пробурить скважину сечением 30 см максимум. С применением техники – до 45 см. Минимальный диаметр – 15 см. Из этой цифры исходят, определяя количество и шаг буронабивных свай под фундамент.
бурение скважин под сваи вручную бурение скважин под сваи ямобуром
При определении количества учитывается масса здания: общую нагрузку делят на несущую способность, получают число свай, которое равномерно распределяют по периметру.
Глубина погружения сваи – не меньше уровня промерзания почвы. Обычно варьируется от 1 до 2 метров. Эту цифру для конкретного региона можно взять из приложений СНиП.
Когда известны все основные характеристики, рассчитывают необходимые материалы:
- бетон для свай и ростверка (или ленты);
- арматура для свай;
- обсадные трубы. На плотном грунте могут не использоваться. В этом случае в скважину помещают свернутый в трубку рубероид, который служит опалубкой для бетона, а впоследствии обеспечивает гидроизоляцию сваи;
- арматура для ленты;
- опалубка для ростверка или ленты;
- гидроизоляционные материалы;
- песок, гравий для подушки.
Количество бетона на одну сваю определяется как произведение площади сечения сваи на ее высоту. Площадь – площадь круга, πr2, где r – радиус сваи.
Например, если у нас длина сваи два метра, а ее диаметр – 30 сантиметров, объем бетона V = 2 х 3,14 х (0,3/2)2, примерно 0,142 кубометра (с округлением в большую сторону). Умножаем полученную цифру на число свай, получаем необходимое количество бетона без учета ростверка (ленты).
Чтобы посчитать объем бетона для ленты/ростверка условно делим периметр на 4 правильных параллелепипеда (или больше, если проекция стороны – ломаная линия). Объем параллелепипеда находится перемножением трех основных показателей – длины участка, ширины и высоты ленты.
Арматура сваи представляет собой 3-4 вертикальных стержня толщиной не менее 8 миллиметров толщиной. Длину прутка считают с запасом на шпильку, которая будет связывать сваю с ростверком. Для ленты потребуется пруток 1,2 см. Каркас складывается из продольных, вертикальных и поперечных прутьев. Поперечные не доходят до стенок опалубки несколько сантиметров, вертикальные не доходят до дна и верхней поверхности ленты.
Число обсадных труб равняется числу свай. Площадь опалубки для ростверка зависят от его длины и высоты. Для повышенного ростверка требуется еще дно, оно зависит от длины и ширины ленты. Зная текущую среднерыночную цену материалов, можно посчитать затраты на них. Чтобы приблизительно определить, во что обойдется ленточный фундамент на буронабивных сваях, к полученной цифре следует добавить цену доставки и аренды оборудования (желобного транспортера для бетона, бетономешалки, если вы готовите бетон самостоятельно и т.д.).
Процесс забивки ж/б свай – этапы
Если рассматривать полный процесс погружения свай, то его можно описать несколькими последовательными этапами:
- доставка. Железобетонные сваи достаточно тяжелые изделия, которые нужно привезти, выгрузить и расположить на строительном участке так, чтобы минимизировать их перемещения в процессе забивки;
- разработка плана работ. С учетом места расположения сваи и проекта работы, разрабатывается маршрут движения копера и молота по участку;
- подготовка участка. В частности: вывоз мусора, удаление деревьев, выравнивание (если предполагается) и т.п. В некоторых случаях перед установкой свай выполняется рытье котлована;
- разметка места установки свай;
- нанесение разметки на сваю. Разметка наносится яркой краской с шагом в 1000 мм. Наличие меток позволяет контролировать степень и скорость заглубления сваи в почву;
- настройка оборудования;
- забивка свай выбранной технологией.
Примечание. В ходе монтажа каждой сваи выполняется контроль уровня ее отклонения от вертикальной оси. Допустимые отклонения содержатся в документе («Контроль качества возведения фундаментов из забивных и буронабивных свай»).
Что такое свайно-забивной фундамент
Свайно-забивной фундамент представляет собой опорную конструкцию, состоящую из системы вертикальных опор, погруженных в грунт до появления контакта с плотными слоями.
Принципиальным отличием этого вида является способ погружения свай в грунт.
На инженерном языке это называется «вдавливание», а на практике производится забивание опор с помощью специальных машин — строительных копров. Особенностью забивного метода стал максимально плотный контакт опор с грунтом и большая глубина погружения — от 3 до 25 м.
Для обеспечения прохода сквозь слои грунта нижний конц сваи заострен, что отличает их от буронабивных вариантов опор, которые часто имеют утолщение в нижней части для образования бетонной подушки.
Современные виды свай имеют высокие показатели прочности и надежности. Они позволяют образовать свайное поле, способное выдерживать вес больших и тяжелых зданий без опасности проседаний или деформаций опорной системы.
Устройство фундамента из забивных свай
Для начала выполняются подготовительные работы, такие как расчистка участка от мусора и излишней растительности, доставка материала и необходимых инструментов, работы по разметке участка.
Разметку поля нужно производить в соответствии с проектом, который должен быть создан заранее. Размечают рулеткой и с использованием приборов геодезического направления. Те места, куда должны будут вбиты сваи, нужно пометить кольями, на которых написаны номера свай.
После произведенных мероприятий можно приступать к непосредственной забивке свай в грунт. Выполняются такие работы при помощи тяжелой техники, о которой нужно заранее позаботиться.
Рассмотрим более подробно технологию забивания отдельно взятой сваи:
- Техника перемещается в удобное для забивания место.Свая при помощи подъемной техники выставляется строго вертикально на отмеченном месте так, чтобы оголовок смотрел вверх.После, ударный молот опускается и начинается забивка, которая вначале идет в темпе погружения, равном 1 метру, а потом по 0,1 до того момента, пока свая не установиться на твердом грунте и не пойдет дальше.
Важно!При каждом ударе молота нужно замерять уход сваи в почву и вычислять несущую способность отдельного элемента, чтобы в дальнейшем не было проблем при строительстве. На этом этапе предупреждаются такие неприятные моменты, как попадание камней под сваю, так как они могут дать ложное представление о том, что свая достигла нужного уровня, что при дальнейшей эксплуатации скажется на качестве строения
На этом этапе предупреждаются такие неприятные моменты, как попадание камней под сваю, так как они могут дать ложное представление о том, что свая достигла нужного уровня, что при дальнейшей эксплуатации скажется на качестве строения.
- После того, как забиты все сваи, нужно срезать оголовки под один уровень.Если необходимо обустроить ростверк, то нужно смонтировать опалубку, равную ширине фундамента.Внутрь вкладывается арматурный каркас.Вся конструкция заливается бетоном высокой марки и оставляется до полного затвердения и набора крепости.
Чем забивают сваи в почву
Мы выяснили, что винтовые и буронабивные (буроинъекционные) стержни не требуют применения крупногабаритной строительной техники. А вот забивные стержни самостоятельно погрузить в грунт не получится. Для этого используется машина для забивки свай. Она может быть на гусеничном ходу или на колесной тяге.
Гусеничная техника просто так попасть на стройплощадку не сможет. Для ее транспортировки потребуется заказывать трал, а это ведет к удорожанию процесса строительства. Колесная техника в этом плане более мобильна, поэтому ее использование более экономично.
Техника для забивания свай
Сейчас мы рассмотрим разновидности строительной техники, которая используется для погружения железобетонных свай в почву.
Они принципиально различаются между собой, прежде всего, по способу погружения:
1. Сваезабиватель (копёр промышленного масштаба). Принцип работы данной установки состоит в нанесении серии ударов по свае, установленной в необходимом положении. Сами удары наносятся молотом, виды которого также могут различаться:
- Дизельный молот. Работает за счет сгорания дизельного топлива. Ударная часть молота поднимается, а в цилиндр впрыскивается топливная смесь. При падении молота происходит взрыв в цилиндре (воспламенение топлива). При этом энергия удара направляется к свае, а ударная часть идет вверх. Снова впрыскивается топливо, в результате чего молот забивает сваю.
- Гидромолот. Гидравлический привод осуществляет и подъем, и опускание ударной части молота. Это дает возможность регулировать силу удара. Например, при строительстве вблизи уже жилых зданий целесообразно использовать не очень сильные, но частые удары.
2. Вибропогружатель. Машина для установки и забивания стержня сваи, работающая по принципу создания вибраций вдоль оси сваи, существенно отличается от копера. Питание машины происходит от гидропривода или электродвигателя. Устройство имеет вращатель и пригруз, на котором смещен центр тяжести. Оно закрепляется на оголовке сваи, а под весом вибрации создает все условия для погружения стержня.
3. Сваевдавливающая установка. Такая техника способна плавно вдавливать железобетонные стержни в почву. Лишь на завершающем этапе погружения допускается нанесение ряда ударов по стержням с целью достижения стержнями плотных слоев грунта. Такая установка используется в таких случаях, когда строительство ведется вблизи жилых домов или уже построенных сооружений. Она позволяет избежать повреждения зданий в результате сильных ударных вибраций.
Работы по забивке свай
На практике работы по забиванию свай производятся в следующем порядке:
- Установка для забивания свай подготавливает железобетонный стержень. Для этого стержень устанавливается в такое положение, в котором он будет погружаться. То есть, стержень устанавливается в наголовник устройства.
- Производится вдавливание стержня в грунт до тех пор, пока будет существовать возможность его вдавливания.
- По стержню наносятся удары, благодаря которым он утапливается на заданную глубину.
Можно заключить, что самостоятельно изготовить фундамент свайного типа можно при помощи буронабивных или винтовых свай. Либо же арендовать копер и приобрести комплект железобетонных свай. Использование специальной техники для забивания свай позволит достаточно эффективно и быстро построить фундамент, в надежности которого не придется усомниться.
Определение набивных свай и их виды
Набивные сваи представляют собой опорные элементы, служащие для передачи и распределения массы сооружения по несущей поверхности грунта, выполненные для поддержки опоры здания. Эти элементы могут выполняться в виде пустотелых конструкций, монтируемых на подготовленный участок почвы и позже заполняемых наполнителем. В другом варианте конструкции изготавливаются в виде уплотняемых элементов грунта, усиливаемых бетонным раствором или без него
При таком исполнении критически важно достичь максимально возможной идентичности материала и технологии изготовления структуре грунта в уплотненном состоянии. В общем случае, конструкция набивной сваи состоит из:
Набивные сваи и их виды
- тела опорного элемента, монтируемого на месте специально подготовленного котлована в виде бетонной, железобетонной конструкции или выполняемого по принципу уплотнения почвы с использованием принципа вертикально перемещающейся трубы;
- оголовка, к поверхности которого монтируется ростверк, соединяющий отдельную сваю или их группу с верхней точкой фундамента здания;
- пяты, представляющей собой опорную поверхность сваи, выполненной в виде уширенной части с целью увеличения плоскости опоры с грунтом.
№7. Погружение свай методом подмыва грунта
Метод подмыва грунта используется на сыпучих и рыхлых грунтах (песчаные и супесчаные грунты) для установки свай большого диаметра и длины. Не допускается использовать метод на просадочных грунтах и при угрозе просадки близлежащих зданий. Способ основывается на смачивании грунта и последующем снижении силы трения, благодаря чему свая легко входит в грунт под действием собственной массы и массы молота, установленного на нее.
В наконечник или боковые стенки сваи встраиваются трубки, по которым подается вода под высоким напором (около 0,5 МПа). Под воздействием воды грунт становится более мягким, податливым, рыхлым и вымывается. Этот принцип нам знаком еще из песочницы. Сопротивление грунта свае снижается, вода также размывает прилегающие стенкам сваи слои грунта, снижая силу трения. Трубки подачи воды имеют диаметр 38-62 мм. Боковой подмыв (обеспечивается 2 или 4 трубками по бокам сваи, на 30-40 см выше острия) более эффективно снижает силу трения стенок сваи по сравнению с центральным подмывом (обеспечивается одно- или многоструйным наконечником по центру сваи).
Понятно, что о высокой несущей способности в этом случае речь не идет, поэтому часто способ подмыва комбинируют с ударным способом. В этом случае снижаются расходы и повышается надежность обустраиваемого фундамента.
Общие сведения
Данная техника было создана еще в советские времена.
Сначала она использовалась при строительстве в холодной климатической зоне. То есть некоторые устройства не справлялись с тяжелым твердым грунтом. После этого их начали массово выпускать и использовать при создании фундамента на разных строительных площадках.
Построение фундамента выполняется в том случае, когда грунт обладает слабыми свойствами и неспособен выдерживать будущие конструкции. Сваебойная машина забивает сваи до более прочных слоев грунта. Ее также используют для быстрого построения фундамента.
Он становится надежнее, да и с экономической точки выгодно. Также ее применяют для установки винтовых свай. Они закручиваются в грунт на определенное расстояние, и обеспечивают надежную опору. Винтовой тип применяется при сложном рельефе.
Классификация свайных опор
Заготовки для устройства свайного фундамента можно найти в разном исполнении. Это касается как формы, так и материала. Также существует методика, по которой опорные элементы изготавливаются непосредственно на стройплощадке. Здесь достаточно сформировать скважину и залить все бетоном. Рассмотрим детальнее классификацию свай.
По материалу
Изначально в качестве точечных опор под здания применялись бревна из древесного массива. Сегодня этот материал также пользуется спросом. Для производства свай используются только твёрдые породы. Заготовки с корневого торца заостряют, на него насаживают погружаемый в грунт металлический конус. Верхняя часть во избежание растрескивания защищается (стягивается) металлическим кольцом. Для надёжности свайный фундамент забывается из пакетов. Это несколько связанных между собой столбов.
Заготовки для деревянных свай Источник sublima.cz
Распространены также заготовки из железобетона. Для отливки используется раствор прочностью не менее М300. В поперечном сечении изделия могут быть круглые, многоугольные или двутавровые, но погружаемый наконечник всегда заострённый. Выступающий край защищён оголовком из стали. Перед тем, как забивать сваи при строительстве дома, заготовки обязательно подлежат отбраковке. Недопустимы такие дефекты, как сколы или трещины.
Большим спросом в частном секторе сегодня пользуются металлические образцы. это полые трубы с заострённым концом и выступающим оголовком. Причина популярности стальных свай в простоте монтажа и долговечности материалов.
По типу проведения установки
В зависимости от исполнения фундамента выделяют три типа свай. Изначально по устройству опорного основания рассматривался вариант забивания элементов. Сегодня чаще для монтажа применяются железобетонные образцы. Работа проводится посредством спецтехники. Это главная причина малой распространённости материала в частном секторе. Обоснование – ощутимая смета по стоимости работ, свай и аренды оборудования.
Установка железобетонных заготовок Источник static-ru.insales.ru
Как устроены буронабивные сваи
Буронабивные свайные опоры из железобетона обустраиваются в грунте заливкой заранее армированной скважины бетонным раствором.
Такие сваи используются как в индивидуальном строительстве, так и при возведении крупных промышленных объектов любого назначения, даже стратегического. Технология создания опоры буронабивного типа позволяет сделать ее как подручными средствами, без применения спецтехники и сложного строительного оборудования, с небольшими размерами столба, так и с использованием спецтехники и сложных технологий, позволяющих создавать крупногабаритные железобетонные конструкции любого диаметра. При этом обычные, например, ударные, методы забивания свай предполагают работу сваебойных установок со сваями размером ≤ 40 х 40 см.
Устройство буронабивной сваи
Как создать буронабивную опору:
- Оборудованием для шнекового бурения пробуривается скважина требуемой глубины. Бурение осуществляется с параллельной установкой обсадных труб, не позволяющих грунту осыпаться в скважину и проникать в нее грунтовым водам;В скважину опускается заранее связанный или сваренный круглый армирующий каркас;В скважину заливается бетонный раствор, при этом обсадная труба постепенно вынимается – по мере поднимания уровня бетона.
Важно: недостаток такого создания буронабивной сваи один, но существенный – нужно подождать, пока бетон не схватится и не затвердеет, а это 28 суток согласно расчетам по набору начальной прочности бетона. Такое замедление строительного процесса заставляет обращаться к другим методам, описанным выше
https://youtube.com/watch?v=h64fDK4_Eosrel%3D0%26amp%3Bcontrols%3D0%26amp%3Bshowinfo%3D0
- moifundament.ru
- rfund.ru
Как выбрать?
Выбор того или иного способа забивки свай в первую очередь определяется особенностями грунта. Так, ударное оборудование недопустимо применять в почвах с твердыми вкраплениями (камнем, щебнем, гравием). Не подойдет метод забивания и при близком расположении стройки с эксплуатируемыми объектами, магистральными трубопроводами. Одним словом, там, где запрещены шумы и вибрации.
Метод вибропогружения оптимален для водонасыщенных и песчаных грунтов, однако недоступен, если речь идет о плотных и малоподвижных, тем более – скальных почв.
Немаловажным критерием выбора является расход свай и, соответственно, стоимость работ. Как правило, для помещений регулярной эксплуатации выбирать приходится между ЖБ и винтовыми сваями. Несущая способность железобетонных опор выше, однако они устанавливаются с тем же шагом, что и винтовые. То есть, сократить их количество не удастся.
А вот для грунтов со значительными перепадами высоты или на обводненных почвах лучше применять винтовые сваи. Железобетонные (даже при использовании составных модификаций) в данном случае имеют тенденцию проваливаться, чего не случается с винтовыми аналогами благодаря их более широкому основанию. Кроме того, последние можно нарастить до необходимой длины – до тех пор, пока основание не упрется в прочные слои.
Если сравнивать трудоемкость методик, то все сваи, устанавливаемые забивным методом, требуют меньшего времени на установку. Как правило, для этого на участок нужно лишь доставить спецтехнику, которая двигается по нему на гусеничном ходу. За смену такие установки способны забивать до 40 свай, то есть создавать целый фундамент в большинстве случаев.
Введение в грунт винтовых свай подразумевает использование электромеханического оборудования или ямобура, с помощью которых в монтажное отверстие устанавливается редуктор, он и обеспечивает вкручивание опор. Если к стройплощадке затруднен доступ или по другим причинам не удается воспользоваться специальным оборудованием, возможна ручная установка свай. Процесс получится длительным и трудоемким.
