Устройство фундаментов возведенных на забивных сваях

Его виды

Существует несколько разновидностей забивных свай:

Железобетонные

Наиболее распространенный вид опор, которые выпускаются специально и имеют высокие эксплуатационные показатели.

Благодаря напряженной продольной арматуре они способны выдерживать значительные боковые воздействия, а вертикальные нагрузки, доступные для опор без нарушения работоспособности, составляют 40-50 т на единицу.

Изготавливаются из влагоустойчивого и морозостойкого бетона со специальными добавками.

Стальные

В отличие от всех других вариантов, стальные забивные сваи специально не выпускаются.

В качестве опор используют различные виды металлопроката — швеллер, двутавр, рельс и т.п.

Металлические сваи более гибко реагируют на боковые воздействия, что позволяет использовать их в специфических условиях — на склонах, плывунах и т.п. Срок службы стальных свай ограничен из-за неизбежной коррозии, возникающей вследствие электрохимического воздействия грунта.

Деревянные

Самый старый вид свай, постепенно вытесняемый более прочными и устойчивыми к нагрузкам видами.

В современном строительстве используются только для создания легких и вспомогательных построек — каркасных или деревянных.

Особенности древесины не позволяют рассчитывать на длительный срок службы, поэтому предпочтение пользователей все чаще отдается другим, более современным и надежным вариантам.

Для частного домостроения наиболее распространены железобетонные сваи. Они обладают наиболее удачным набором качеств, прочностью, устойчивостью к влаге и перепадам температур.

Существует достаточно удобный ряд типоразмеров и длин, позволяющий выбрать самый подходящий вариант для своих условий.

Материал свай

Как говорилось ранее, сваи могут быть из совершенно разных материалов. Рассмотрим основные их виды:

Деревянные.Такие элементы свайного фундамента можно приобрести в готовом виде или выполнить самостоятельно. Для выполнения их своими руками нужно иметь качественный материал в достаточном количестве.

Обязательно используются только твердые сорта древесины. Диаметр свай не может быть тоньше 18 см, чем она толще, тем лучше. Конец, предназначенный для забивания в почву, заостряется и защищается стальным колпаком, который носит название «башмак» и призван защищать конец от повреждения во время вхождения в землю.

На тот конец, который останется на поверхности, нужно надеть стальное кольцо, которое защитит его от раскалывания во время ударов молота. Отрицательный момент использования деревянных свай – это то, что они не очень долговечны, не влагостойки и подвержены различного рода повреждениям паразитами и грибками. Но всего этого можно избежать, если позаботиться об обработке их специальными веществами, которые в большом количестве сейчас предлагает строительный рынок.Чаще используются металлические сваи.Они могут быть изготовлены из различного рода труб, швеллера и прочих материалов.

Они отличаются малым весом и возможностью забивки на большую глубину. Также, если это необходимо, можно увеличить длину металлической детали. Но их обязательно обрабатывают антикоррозийными материалами.Железобетонныесваи имеют ряд преимуществ по сравнению с другими видами, которые были перечислены выше.

Важно!Любой тип свай перед забивкой должен быть тщательно очищен от грязи

Отказ сваи при забивке

Глубина погружения сваи определяется расчетным методом и отражается в проекте. Однако на практике свая может не достигнуть расчетной глубины или уйти ниже заданной отметки.

Случай, когда свая больше не погружается в результате прикладываемого к ней усилия называется «отказ грунта» или «отказ сваи».

Расчет точки отказа можно выполнить по формуле:

Убедиться, что свая точно достигла «отказа» выполняется ряд ударов (при ударной технологии) или увеличивается время, в течение которого к оголовку сваи прилагается усилие (при вдавливающей технологии). Эти удары, не приводящие к продвижению сваи в почву, называются «залог».

Есть еще один термин, описывающий случай, когда свая не погружается из-за перегрева – «ложный отказ». В этом случае работы приостанавливаются на время, достаточное для остывания наконечника сваи, находящегося в грунте.

Примечание. При отсутствии отказа по достижению проектной глубины сваи дозабиваются после четырехдневного перерыва. Если отказ не достигнут – следует искать причины и менять порядок проведения забивки, чтобы исключить снижение проектной несущей способности конкретной сваи.

Плюсы и минусы

Оцинкованные сваи обладают всеми преимуществами обычных винтовых опор и при этом выгодно отличаются такими особенностями:

• повышенная в 7–10 раз стойкость по отношению к коррозийным процессам;
• срок службы дольше, чем у стандартных винтовых свай минимум на 40–50 лет;
• покрытие остается целым при многократном завинчивании;
• несмотря на повышенную цену, все равно дешевле ленточного фундамента на 20-30%.
• многоразовое использование — винтовые сваи оцинкованы горячим способом, поэтому способны выдержать многократное завинчивание.

обладают недостатками металлических опор:

• трудности при устройстве подземных сооружений;
• невозможность применения на скальных грунтах;
• ограниченная несущая способность по сравнению с железобетонными опорами.

При этом, технология оцинкования накладывает важное ограничение по применению таких свай: металлические защитные покрытия не рекомендованы к использованию на участках с сильноагрессивными грунтами, у которых водородный показатель рН ниже 3 или выше 11. Это значит, что в сильнокислотной или щелочной среде защитное покрытие преждевременно разрушается под действием коррозии, а метод, оцинкования, в свою очередь, будет неэффективным. Это значит, что в сильнокислотной или щелочной среде защитное покрытие преждевременно разрушается под действием коррозии, а метод, оцинкования, в свою очередь, будет неэффективным

Это значит, что в сильнокислотной или щелочной среде защитное покрытие преждевременно разрушается под действием коррозии, а метод, оцинкования, в свою очередь, будет неэффективным.

Порядок создания проекта

Последовательность инженерных расчетов в ходе планирования силовой конструкции:

Особенности разработки плана для основания на железобетонных забивных сваях

При проектировании фундамента с использованием железобетонных силовых элементов в ходе расчета грузоподъемности одной сваи учитывают не только сопротивление почвы под опорной площадью основания, но и давление к вертикальным стенкам опоры со стороны грунта.

Формула для определения несущей способности ж/б опоры:

F_d=Y_cr (F_df+F_dr), где

• Y_cr — коэффициент общих условий работы почвы;
• F_df – сопротивление слоев почвы под опорной площадью сваи;
• F_dr – сопротивление грунта к боковым стенками опоры.

F_df=Y_cr×R×A, где

1. R – расчетное сопротивление грунта на участке,
2. А – площадь опорной поверхности.

F_dr=U×Y_cr×F_i×H_i, где

• U — периметр сечения опорного столба;
• F_i – сопротивление отельных слоев почвы к боковой поверхности сваи;
• H_i — толщина слоев почвы, которые взаимодействуют со стенкам опоры.

Требования санитарного контроля

Правилами СНиП контролируется необходимый этап срезки экологически чистого плодородного слоя перед разметкой свайного поля. В дальнейшем почва используется для рекультивации сельскохозяйственных земель и озеленения района.

Допускается не снимать плодородные слои, если:

• его высота менее 10 см;
• на заторфованных и заболоченных участках;
• почва с низким плодородием.

В соответствии с требованиями санитарного контроля на участках, где по данным экологических исследований имеются выделения из почвы газа радона, торина или метана, необходимо реализовать мероприятия:

Типичные ошибки при возведении фундамента

Возведение свайно-ростверковой конструкции профессионалами гарантирует качественное выполнение работ. Будут реализованы основные преимущества фундамента и нивелированы недостатки. Удастся избежать ситуаций, способствующих снижению технических характеристик. Обустройство фундамента лицами, не имеющими достаточного уровня квалификации и опыта, приводит к совершению типичных ошибок:

• плохая связь ростверка со свайными опорами – в зимний период проявляются недостатки, связанные с разной степенью промерзания отдельных участков грунта. Формируются дополнительные силы, способные снести столбы в процессе расширения мёрзлой почвы. Оказываемое давление на верхний сегмент свай приводит к смещению от горизонтальной оси и угрожает обрушением здания. Отсутствие надёжной фиксации приведёт к продавливанию свай под постройку;
• отказ от формирования воздушного зазора под ростверком – наличие полости актуально в зимний период. Если пренебречь её созданием, то в результате расширения мёрзлого грунта возникнет давление на верхний сегмент сваи. Произойдёт отрыв от ростверка и целостность основания будет нарушена.

Рис 4. Правильная схема фундамента

Совет эксперта! Избежать неблагоприятного развития событий, поможет оснащение конструкции плитой пенополистирола, укладываемой на донную поверхность опалубки во время процедуры бетонирования. Плита выполнит функцию амортизирующего элемента.

• неправильный расчёт несущих характеристик – поспособствует необратимому проседанию фундамента, особенно в условиях песчаных грунтов;
• опоры закладываются на недостаточной глубине – возникает усадка свай и существенно уменьшается расстояние между землёй и ростверком, а это снижает общую прочность конструкции и приводит к нарушению целостности.

Что такое свайный фундамент

Схема устройства буронабивного свайного фундамента.

Свайный фундамент – это сооружение, которое предназначено для передачи всей нагрузки от стоящего на нем строения через сваи на грунт. Такой основание дома возводят в случаях, когда несжимаемые слои грунта находятся глубоко. Это бывает на слабых торфяных или болотистых грунтах. Любой фундамент должен опираться на слой твердого грунта, чтобы выдержать давление веса дома. Чем большую площадь имеет основание здания, тем меньшее давление оно оказывает на грунт.

Наибольшую площадь имеет фундамент на забивных сваях плитного типа. Он всей площадью строения опирается на грунт. Существенную площадь имеет ленточное сооружение. Свайное сооружение опирается на твердый грунт концами свай, поэтому площадь его опоры несколько меньше, чем у плитного и ленточного сооружения.

Сваи под фундамент могут быть висячие. Их нижние концы в прочный слой грунта не упираются. Образующаяся между грунтом и поверхностями опор сила трения удерживает их и обеспечивает устойчивость. Другой тип – сваи-стойки. Они упираются своим нижним концом в твердый слой грунта. Такие сваи под фундамент являются самыми надежными и устойчивыми.

При проектировании фундамента на сваях вычисляется вес всего дома и делится на количество стоек. В результате получается нагрузка, приходящаяся на каждую опору. Сваи под фундамент обычно забивают с той нагрузкой, какую они должны будут выдерживать. Когда они упираются и не идут вглубь грунта, это является признаком того, что достигнут твердый слой, способный выдержать заданную нагрузку. Лежать он может на разной глубине и состоять из разных пород.

Забить железобетонные сваи под фундамент вручную не удастся, нужен пневматический молот. Поэтому самостоятельное строительство фундамента на забивных железобетонных сваях не представляется возможным. Забивные опоры под фундамент устанавливаются под стенами будущего здания, в углах и в пересечениях стен. Количество и расстояние между ними зависит от общего веса здания. Оголовки свай обрезаются на одинаковой высоте. На них будет в дальнейшем монтироваться здание.

Проливной или мокрый пол

Это наиболее популярная конструкция для бань на сваях. Она требует качественной теплоизоляции, если предполагается использование бани в зимний период. Вся вода, которая используется в бане, сливается непосредственно на пол и удаляется в канализацию или дренажную систему через сливное отверстие (трап) установленный под наклоном в конструкции пола.

Проливной пол

Поэтому крайне важно обеспечить влагостойкость такого пола и быстрое, качественно удаление воды с его поверхности. Существует две разновидности проливного пола – полностью деревянный и комбинированный

В первом случае доски укладывают поверх балок или лаг таким образом, чтобы между ними образовывались зазоры шириной в 3-7 мм. Под настилом располагается дренаж в виде щебенки, уложенной по песчаной подушке на высоту, не доходящую до нижней части уровня пола на 10 см. В ходе эксплуатации бани, использованная вода уходит в дренаж и устанавливать систему канализации нет необходимости. Но этот способ организации пола имеет свои нюансы: зимой в такой бане будет холодно, а качественное отведение влаги из дренажа зависит от наличия песчаного грунта

Существует две разновидности проливного пола – полностью деревянный и комбинированный. В первом случае доски укладывают поверх балок или лаг таким образом, чтобы между ними образовывались зазоры шириной в 3-7 мм. Под настилом располагается дренаж в виде щебенки, уложенной по песчаной подушке на высоту, не доходящую до нижней части уровня пола на 10 см. В ходе эксплуатации бани, использованная вода уходит в дренаж и устанавливать систему канализации нет необходимости. Но этот способ организации пола имеет свои нюансы: зимой в такой бане будет холодно, а качественное отведение влаги из дренажа зависит от наличия песчаного грунта.

Способы устройства проливного пола

Производство скважин

По способу образования участков под опорные конструкции фундаментов для последующего заполнения частей трамбовочной смесью или бетоном различают следующие методы:

• Вибрационное или механическое бурение и углубление, выполняемое под раствором из глины. В этом способе выполняется бурение скважин с защитой их обсадными трубами, с укреплением стенок при помощи раствора из глины или без него.
• Образование углубления с необходимыми параметрами при помощи взрыва.
• Пробивание отверстий необходимого диаметра при помощи лидер ной трубы, имеющей заглушенный нижний участок, цилиндрическими конструкциями, имеющими теряемый башмак или сердечниками, выполненными в виде конуса.

Особенности монтажа забора

Листовой навешиваемый материал, предназначенный для установки на забивные сваи, крепится к стойкам квадратного или круглого сечения. Этот тип опор спроектирован специально для такого вида труб. Особая форма и размер идеально подходят для быстрого монтажа колонн. Посмотрите видео, как смонтировать забор на винтовые сваи.

Поскольку отсутствует необходимость устройства дополнительных крепежных конструкций, процесс установки забора на забивные сваи несколько упрощается и имеет характерные особенности.

Процесс установки немного различается для квадратных и круглых труб. Для закрепления вертикальных труб квадратного сечения в гнездо забивных свай понадобятся:

• труба квадратного сечения размерами 40 или 50 мм, в зависимости от размера гнезда в оголовке сваи;
• шуруповерт или электрическая дрель;
• уровень, отвес и разметочный трос;
• гравёрные саморезы;
• керно;
• сверло по металлу соответствующего сечению самореза.

Монтаж забора на сваи

В боковой грани гнездового оголовка колонны находятся специальные отверстия, в соответствии с которыми следует разметить основание трубы и просверлить наживные проходы для самореза. Это необходимо сделать, поскольку обычно прочности самореза не хватает для прохождения сквозь плотный металл трубы. Кроме этого следует до установки сделать отверстия для крепления горизонтальных направляющих, если выбран сплошной листовой навешиваемый материал.

Для установки круглых труб в соответствующие гнезда оголовков круглого сечения нужно всего лишь вставить трубу в гнездо и закрепить раздвижной механизм специальным блокировочным кольцом, которое находится в комплекте со сваей. Удобнее всего это делать с помощью специального трубного молотка, который оказывает равномерное давление на поверхность кольца. Вне зависимости от типа забивные сваи для забора обеспечивают хорошую устойчивость конструкции, а все слухи о ненадежности такого основания результат некачественно проведенных работ.

Технология возведения

1. К свае, за выступающее в верхней части металлическое «ухо», крепят трос и поднимают ее с помощью лебедки.
2. Столб помещается в погружную установку (в отверстие в нижней части молота).
3. Молот начинает забивать столб. После нескольких ударов, сваебойная машина останавливается, мастер производит замер с помощью уровня, чтобы выяснить, не произошло ли отклонения от вертикали.
4. Если наблюдается уход сваи в сторону, она извлекается при помощи все той же лебедки, причина отклонения устраняется (обычно это камень или более плотная часть грунта, которая подкапывается) и производится повторная попытка погружения.
5. Также направление движения столба может быть откорректировано сваебойной машиной, которая способна изменять свое положение, подтянув погружаемый столб в нужную сторону.

Скорость погружения зависит от плотности грунта. Чем он тверже, тем дольше времени уходит на забивку одного столба. После того, как сваи была загнаны на необходимую глубину, проверяется высота их верхней части, которая выступает над поверхностью земли. Все головки столбов должны находиться на одной высоте. Лучше всего это контролировать, установив перед монтажом по линии погружения, лазерный нивелир. В том случае, если головка столба выступает над основной линией, проводится ее подрезка до необходимой высоты. Основное преимущество такого типа фундамента – это минимум физического труда. Чтобы установить сваи описанным выше способом достаточно одной сваебойной машины и двух человек – одного оператора машины и человека, который будет контролировать погружение сваи – следить за подъемом, проверять на наличие отклонений и т. п.

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.

Отказ сваи при забивке

Глубина погружения сваи определяется расчетным методом и отражается в проекте. Однако на практике свая может не достигнуть расчетной глубины или уйти ниже заданной отметки.

Случай, когда свая больше не погружается в результате прикладываемого к ней усилия называется «отказ грунта» или «отказ сваи».

Расчет точки отказа можно выполнить по формуле:

Убедиться, что свая точно достигла «отказа» выполняется ряд ударов (при ударной технологии) или увеличивается время, в течение которого к оголовку сваи прилагается усилие (при вдавливающей технологии). Эти удары, не приводящие к продвижению сваи в почву, называются «залог».

Есть еще один термин, описывающий случай, когда свая не погружается из-за перегрева – «ложный отказ». В этом случае работы приостанавливаются на время, достаточное для остывания наконечника сваи, находящегося в грунте.

Примечание. При отсутствии отказа по достижению проектной глубины сваи дозабиваются после четырехдневного перерыва. Если отказ не достигнут – следует искать причины и менять порядок проведения забивки, чтобы исключить снижение проектной несущей способности конкретной сваи.

Достоинства и недостатки использования забивных свай

Любой тип свайного фундамента выгодно отличается от других видов по следующим параметрам:

• Простота обустройства, которая не требует вырывания траншеи или котлована.Установка свай возможна практически на любом грунте, не считая скалистые породы.Есть возможность использовать сваи из любого материала, который будет выгоден и подойдет для определенного строения.Детали имеют большую несущую способность и могут выдержать на себе значительный вес.Такой фундамент может эксплуатироваться длительное время, около 100 лет.Прочность можно увеличить за счет армирования внутренней конструкции.Сваи имеют влагостойкость, устойчивость к перепадам температур и внешнему воздействию (относится к железобетонным).Элементы фундамента удобно хранить и транспортировать.

Но не только плюсы есть при использовании такого фундамента, выделяется также и определенный перечень недостатков, которые нельзя не упомянуть:

• Заранее нужно будет определиться с тем, каким образом будет обустроен цокольный этаж.В случае залегания на участке набухающих или просадочных типов грунтов возникает риск того, что фундамент не будет столь устойчив, как при других условиях.

Если же существует такая ситуация, как описана во втором недостатке, то не стоит откладывать строительство и искать другой участок – есть один выход. Это установка ростверка на готовый свайный фундамент. Такое основание может быть либо плитно-свайным, либо свайно-ленточным.

Во время монтажа такого основания нужно оставить просвет между лентой и почвой, который впоследствии подсыпается щебнем и песком, чтобы пучение не могло задеть уже существующий ростверк. Этот способ поможет устранить причину поднятия ростверка вверх.

Делая выводы, можно сказать, что недостатков свайного фундамента гораздо меньше, чем достоинств, да и всегда можно найти выход и обойти отрицательную ситуацию.

Важно!Перед покупкой материала, нужно ознакомиться с документацией на них, которая должна содержать подробную информацию об изготовителе, составе, соответствии стандартам, дате производства и партии. Если продавец не может предоставить документы, то такую покупку лучше не совершать

Также нужно обратить внимание на поверхность элементов. Она не должна содержать на себе сколов и трещин, должна быть гладкой и ровной

Как выбрать стержни?

Выбирая изделия, нужно учитывать:

1. Тип и вес сооружения.
2. Несущую способность опоры.
3. Геологические условия участка.

Рассчитав суммарные нагрузки и используя справочную информацию о сопротивлении грунта, выбирают количество свай с учетом их несущей способности. Последний параметр напрямую связан с диаметром и длиной опоры. Длину выбирают, исходя из глубины промерзания грунта и высоты цоколя.

Рекомендации по выбору диаметра свай:

• Ø57 мм – заборы из сетки, легковесные конструкции;
• Ø76 мм – тяжелые ограждения из кирпича и профнастила;
• Ø89 мм – пристройки, террасы, гаражи, хозяйственные постройки;
• Ø108 мм – малоэтажные дома, дачи, бани, ангары;
• Ø 133 мм – тяжеловесные постройки весом до 12 т.

О размерах и диаметрах винтовых свай читайте в этой статье, как выбрать опоры для разных типов фундаментов — в этой. О винтовых сваях 108 расскажет эта статья.

Виды винтовых свай

В зависимости от материала изготовления винтовые сваи различаются на типы:

1. Металлические сваи – стальные изделия из профильной трубы. Отличаются недорогой стоимостью и возможностью ручного монтажа.
2. Железобетонные сваи – изделия, изготовленные из бетона, упрочненные армированным каркасом (подробнее об армировании свай читайте тут). Столбы имеют винтовую часть и оснащены металлическим наконечником. Отличаются повышенной несущей способностью и сроком службы от 100 лет за счет стойкости бетона к коррозийным процессам.

Металлические винтовые сваи по конфигурации лопастей различаются на:

По способу изготовления наконечников:

По способу нанесения антикоррозионного покрытия:

• нанесение обмазочных материалов;
• холодное оцинкование;
• горячее оцинкование.

В частном домостроении рекомендованы к использованию оцинкованные винтовые сваи. Изделия выгодно отличаются повышенной стойкостью к коррозии, за счет срок службы фундамента увеличивается до 70–90 лет.

Заводское производство и самостоятельное изготовление

Бетонные винтовые сваи изготавливают только на заводах, поскольку технология производства предполагает использование виброоборудования и сушильных камер. Металлические сваи можно сделать в домашних условиях при умении обращаться со сварочным аппаратом и болгаркой.

Себестоимость самодельных опор выходит в 3 раза дешевле покупных изделий, но нужно учитывать такие факторы:

Использовать профильные трубы из высокопрочных марок стали.
Для лопастей применять листовую сталь толщиной не ниже 4–5 мм.
Уделять внимание прочности сварочных швов.
Выбирать качественные гидроизоляционные материалы.

Заводские изделия изготовлены по ГОСТУ и соответствуют заявленным техническим характеристикам. В свою очередь для самодельных труб сложно рассчитать несущую способность, что предполагает риски в процессе монтажа и эксплуатации. Как сделать винтовые сваи своими руками, можно узнать тут.

Размеры опор

Характеристики винтовых свай:

• длина трубы – от 1 м;
• диаметр сечения – от 57 мм;
• толщина стенки трубы – от 3,5 мм;
• толщина лопасти – 4–5 мм;
• диаметр лопасти – 150–300 мм.

В большинстве случаев для частного строительства малоэтажных домов выбирают стержни диаметром 108 мм и длиной 2,5 м.

Сваи с такими размерами обеспечивают необходимую несущую способность для легковесных сооружений, построенных на суглинистых почвах, которые преобладают на территории Московского региона и других областей РФ.

Нагрузка

Допустимая нагрузка на фундамент определяется типом грунта, а также несущей способностью одной опоры. Характеристика винтовой металлической сваи зависит от длины столба, а также диаметра трубы и лопастей. Подробнее о нагрузке на винтовые сваи можно узнать тут.

Зависимость параметров отражена в таблице: