Фундамент свайный. Технология устройства свайного фундамента

Фундаменты опор мостов на буронабивных сваях (БНС) сооружают путем устройства в грунте скважин с последующим заполнением их армированным бетоном. В мировой практике строительства БНС нашли широкое применение при больших нагрузках и большой глубине залегания прочных грунтов (до 120 м).

Где применяют

В поверхностном слое почвы, всегда присутствует некоторое количество воды. В зимнее время, вода замерзает и становится льдом. А он (лёд), в отличие от воды, имеет больший объём. Из-за этого и начинается процесс пучения, т.е. подвижки грунта. Например, в глинистых породах воды больше, потому как структура такой почвы удерживает жидкость, не позволяя ей опускаться в глубокие слои. Конечно, это касается только тех районов, где земля промерзает.

Поэтому в наших условиях (Сибирских и Северных), такой вид фундамента, оправдан.

Особенность свайно ленточного фундамента (в дальнейшем сократим, до «СЛФ»), состоит в том, что стены дома имеют опорой по периметру – ленточный фундамент. А надёжное сцепление с твёрдым грунтом обеспечивают сваи, заглубленные ниже уровня промерзания данного участка.

« Справка: более 80% земельных территорий России, имеют ту или иную степень пучения. В средней полосе РФ, для небольших частных домов, глубина заложения свай составляет ≈ 1,5-2 метра».

Сфера применения

Основные положения и требования к проектированию и условиям применения свайных фундаментов регламентирует СП и СП 50–102–2003. В соответствии с этими нормативными документами, фундаменты проектируются на основании проведенных инженерных изысканий. Основными сферами применения (основанием для обустройства) считается наличие на участке застройки грунтов со слабой несущей способностью. К таким почвам относятся:

  • Суглинки.
  • Торфяники.
  • Песчаник.
  • Плывуны.
  • Пучинистые, растительные, лессовидные грунты.
  • Другие типы грунта с неустойчивыми или слабыми структурными связями.

Также основанием для применения свайных фундаментов считаются такие факторы:

  • Высокий уровень ГВ.
  • Болотистая местность.
  • Сезонная затапливаемость участка во время паводков.
  • Сейсмическая активность в регионе застройки.
  • Значительный перепад поверхности участка по высоте.

Кроме этого основание под здание на сваях организовывают в случаях, когда возведение других типов фундаментов нерационально с экономической точки. Например, большой объем земельных работ по выемке грунта для обустройства монолитного или плитного фундамента.

Еще одна сфера применения свайных фундаментов – строительство быстровозводимых зданий, так как скорость их обустройства позволяет сохранять высокие темпы строительства.

ЭКОФУНДАМЕНТ

Фундамент на винтовых сваях давно зарекомендовал себя как прочная и надежная конструкция. В целях повышения его устойчивости многие строители бетонируют стволы свай.

Из этой статьи вы узнаете об особенностях данной технологии, возможностях совместного использования бетона и стали, а также о других возможных методах заливки оснований винтовых свай. +

Многих клиентов волнует вопрос, действительно ли необходимо заполнять ствол винтовой сваи. При отсутствии профессиональных знаний сложно дать компетентный ответ на данный вопрос.

Но эта процедура очень важна при строительстве фундамента на винтовых сваях, поскольку позволяет увеличить допустимую нагрузку почти на 30%.

Считается, что каждая заполненная бетонным раствором свая может выдерживать вес примерно 3 т. +

Технология заливки раствора внутрь сваи не является сложной. После установки конструкции спиливают участок с монтажным отверстием и заполняют ствол раствором.

Чтобы предотвратить его проливание, можно пользоваться специальной воронкой. Затем раствор необходимо уплотнить: для этого обычно используют шомпол либо часть арматуры.

Полностью убрать полости воздуха не получится, но их количество все равно уменьшится. В любом случае, пользуясь воронкой, вы сможете сэкономить бетонный раствор.

Затем устанавливают оголовок и работают дальше. +

Способствует ли бетонирование ствола сваи развитию коррозии?

Несмотря на простоту вышеописанной технологии, многие строители сомневаются относительно необходимости ее применения.

Некоторые фирмы, специализирующиеся на возведении фундаментов на винтовых сваях, не бетонируют стволы свай, считая, что использование данной технологии снижает сроки эксплуатации фундамента.

Они объясняют это решение тем, что бетон и сталь имеют разные показатели теплового расширения.

По их мнению, бетонирование приводит к появлению микрозазоров, в которых накапливается влага, что при поступлении кислорода способствует быстрому развитию коррозии. На самом деле, это утверждение легко оспорить, основываясь на физических характеристиках материалов. +

Читайте также:  Заливка бетона при отрицательных температурах

Разница между коэффициентами теплового расширения у стали и бетона незначительна, поэтому не может в реальности стать причиной «несовместимости» этих двух материалов. Иначе бы не существовали такие материалы, как трубобетон, железобетон. Даже при наличии воздушных пространств в растворе риск образования коррозии минимален, поскольку внутрь не поступает кислород. Ржавчина может появиться только в той ситуации, если в конструкции образуется полость во всю ее длину, что также исключено. +

Поэтому можно утверждать, что способ бетонирования винтовой сваи не вызывает коррозии. Кроме того, данная методика предупреждает ее появление.

Бетон – это щелочная среда, которая оказывает положительное воздействие на черный металл.

При заливке раствора в свае почти не остается кислорода, а содержащаяся в нем вода имеет высокий pH. Это значит, что бетон не способствует разрушению ствола винтовой сваи.

Кроме того, заливка бетонным раствором снижает гибкость элементов конструкции, что повышает устойчивость стенок винтовой сваи и уменьшает вибрацию. +

О других методиках заполнения винтовых свай

Бетон – не единственный материал для заливки свай. Можно применять и песчано-цементный раствор.

Принцип работы такой же, но в целях придания прочности по окончании заливки необходимо всыпать сухую ПЦС в последние 2 дециметра ствола сваи. +

Применение ПЦС дает возможность возводить фундамент на винтовых сваях в холодное время года. Заливка бетонным раствором должна производиться при температуре 15-25°C.

Возможна работа при 5°C, но только с применением противоморозных добавок.

При низких температурах требуется постоянный подогрев песчано-цементного либо бетонного раствора, что существенно увеличивает затраты на строительство и усложняет сам процесс. +

Хорошая альтернатива в данной ситуации – применение сухой ПЦС. Технология заливки такая же: срезаются участки с отверстием, смесь помещается в ствол, тщательно утрамбовывается.

Смесь цемента и песка также способствует удалению воздуха из ствола сваи, что в дальнейшем обеспечивает защиту от коррозионного процесса.

Даже если вода попадет внутрь винтовой сваи, песчано-цементная смесь заберет ее в себя: от этого она станет еще более прочной. +

Если вышеописанные факты вас не убедили и вы еще сомневаетесь в целесообразности бетонирования винтовой сваи, то вам следует строить фундамент на сваях, толщина стенок которых превышает 6 мм.

Только при этом условии нет необходимости заливки основания сваи. Стоит отметить, что оголовок конструкции должен быть как следует проварен. Об этом условии говорится в п. 9.2.2 СП

2012 «Защита строительных конструкций от коррозионных процессов».  +

 Все начинается с расчета винтовых свай

Расчет фундамента из винтовых свай, является главным предварительным этапом строительства. От тщательности его проведения и результатов зависит как конструкция самого фундамента, так и устойчивость, и прочность будущего сооружения.  У сваи, как опорного элемента, выделяют две основных характеристики:

  • Несущая способность – определяет максимальную нагрузку на сваю до потери устойчивости подстилающего грунта или механического разрушения тела сваи;
  • Длина – определяется глубиной залегания плотных опорных грунтов или создания необходимой несущей способности на слабых грунтах.

 Для расчета количества свай предварительно необходимо определить следующие параметры:

  1. Нагрузка на фундамент от веса строения, в который входит: вес всех ограждающих и опорных конструкций здания (как наружных, так и внутренних), мебели, интерьерных и архитектурных деталей, коммуникаций, кровли и т. п.; нагрузки от наличия в доме людей (пункт 8.3 Свода Правил «Нагрузки и воздействия»). Нагрузки от воздействия ветра и снега, которые определяются согласно Своду Правил «Нагрузки и воздействия» (пункт 10 и пункт 11.1). Значение общей расчетной нагрузки, получают умножением суммы нагрузок на коэффициент 1,1–1,2.
  2. Несущая способность подстилающих грунтов. Основанием для расчета могут служить данные исследований инженерно-геологических условий. Расчет проводится согласно Своду Правил «Свайные фундаменты» (пункт ). В случае если геологическая информация отсутствует, что бывает в подавляющем количестве случаев, то для расчета можно использовать значения минимальной расчетной нагрузки на сваю. Эти данные можно найти в интернете или специальной справочной литературе.

     Рекомендация. При отсутствии опыта в подобных расчетах и в зависимости от назначения здания или сооружения, есть смысл рассмотреть вариант обращения к специалистам.

Читайте также:  Армирование подпорной стенки из бетона (видео)

Винтовые сваи для загородного дома

Земляные работы.

Бур. Ручным буром можно высверливать шурфы под сваи глубиной до 5 м и диаметром не более 30 см.

Во время земельных работ для возведения свайного фундамента используется земляной бур. Он представляет собой устройство из двух штанг с рыхляще-режущей чашкой. Бур пробивает небольшие шурфы под сваи. Можно использовать ручной бур, который высверливает отверстия до 5 м. Его используют, когда диаметр опоры фундамента не более 30 см. Моторизированный бур используется тогда, когда требуется просверлить шурф большого диаметра (от 50 см). То есть при строительстве небольшого свайного фундамента с ростверком можно использовать ручной труд, а если в конструкции будут использованы винтовые сваи, то от земляных работ можно просто отказаться. Есть несколько разновидностей этого инструмента: ТИСЭ-Ф, ТИСЭ-2Ф, ТИСЭ-3Ф.

На одной стороне бур имеет накопитель грунта, а на другой – перекладину с ручками. Над накопителем грунта крепится откидной плуг. При бурении плуг срезает часть земли. Под воздействием собственного веса плуг срезает грунт, постепенно опускаясь вниз. Срезанный грунт попадает в накопитель и поднимается наверх. Весит такой бур 11 кг. Во время бурения следует учитывать направление.

Если, например, нужно пробурить скважину вглубь, то бур надо вращать по часовой стрелке. Если требуется анкерное расширение, то инструмент вращается против часовой стрелки.

Перед бурением следует убрать дерн. В зависимости от типа грунта, бурение можно производить как одному, так и вдвоем. Напарник привлекается, если бурение происходит на глинистых или плотных почвах.

Гибридные варианты фундамента

Стремление объединить преимущества разных типов фундаментов привело к появлению комбинированных конструкций. 

  • Свайно-ленточный фундамент представляет собой сочетание мелкозаглублённой ленты и буровых либо забивных свай. Несущая способность такого фундамента в основном обеспечивается лентой, а сваи предотвращают её выталкивание. Но при промерзании грунта конструкция испытывает повышенные нагрузки (особенно если лента недогружена) — именно поэтому в ней не стоит использовать винтовые сваи, у которых могут оторваться лопасти. Такой фундамент хорошо сочетается с простыми в плане небольшими блочно-кирпичными зданиями.
  • Свайно-плитный фундамент крайне редко, но всё же применяется в частном домостроении при возведении кирпичных домов большой площади. Он представляет собой свайное поле (сваи располагают с шагом 1,5–2 м на всей площади застройки), объединённое с толстой монолитной плитой. 
  • Свайно-буровой фундамент с ростверком и стяжкой — неплохая альтернатива шведской плите, обеспечивающая без дополнительных затрат высокий цоколь, а значит, лучшую защиту стен от увлажнения. Стяжку толщиной 100–150 мм с одноуровневым армированием выполняют поверх ростверка и тщательно утрамбованной песчаной подсыпки. При этом цоколь утепляют снаружи плитами ЭППС, чтобы снизить вероятность промерзания грунта под фундаментом. 
  • Дачный участок

    Как сделать фундамент из блоков ФБС: пошаговая инструкция и советы по выбору материала

Примеры применения свайного фундамента в частном строительстве

Пример 1. От частного застройщика был получен заказ на разработку проекта коттеджа в 2 этажа с кирпичными стенами. По результатам геологических исследований было установлено, что верхний слой грунта (на глубину 2 – 3 м) представляет из себя илистые грунты с включениями торфа. Ниже шел слой плотных песков. Из-за не способности илистых грунтов нести расчетные нагрузки устроить ленточный или столбчатый фундаменты не представлялось возможным. Разработчик предложил вариант свайного фундамента. При этом сваи (сваи-стойки) должны опираться на песок. Сваи погружались через илистые грунты в плотный песок на глубину 0,5-1,0 м.

Получился надежный и долговечный фундамент.

Пример 2. При заказе проекта дачного дома одним из требований заказчика было предусмотреть в нем минимальные расходы строительных материалов на возведение фундамента. Геологические исследования показали, что существующие грунты в состоянии нести нагрузку от дома в вариантах ленточного или столбчатого фундаментов и даже с запасом.

Исходя из требований заказчика, был предложен вариант буронабивных свай, что и было реализовано. В результате получен качественный, долговечный фундамент при значительной экономии бетона и минимальных объемах земляных работ.

Обзор видов фундамента для дома читайте в статье Фундамент дома.

Внимание: Цены указаны на 2009 год.

Буровые сваи с уширением

В пластичных глинистых грунтах буровые сваи устраивают с уширением. Разбуривание уширения сваи производят после достижения проектной отметки сваи и выполняют штатным уширителем.

Величина раскрытия режущих ножей уширителя устанавливают непосредственно перед его опусканием в скважину, шаг раскрытия ножей равен 5 см.

Работа по устройству уширения основания производится в следующем порядке:

Буровые сваи с уширением
Порядок работ
1 Лотом проверяют глубину скважины и определяют отметку низа забоя скважины
2 Определяют глубину режущей кромки обсадной трубы. Отметка низа режущей кромки обсадной трубы должна быть выше отметки низа скважины на величину, устанавливаемую проектом (несколько метров)
3 К буровой штанге вместо шнекового бура крепят штатный уширитель, первоначальное раскрытие ножей устанавливают равным 10 см
4 Уширитель опускают в скважину, при достижении дна забоя, под действием веса штанги происходит раскрытие режущих ножей уширителя (ножи уширителя собраны совместно с емкостью для сбора разработанного ими грунта), при вращении штанги происходит разбуривание уширения и сбор разработанного грунта в емкость
5 После окончания разбуривания буровую штангу поднимают, при этом ножи уширителя складываются и производится подъем, грунт из емкости удаляется в отвал.
6 Величину раскрытия ножей увеличивают и операции по разработке уширения повторяют до тех пор, пока уширение не достигнет проектного размера.
7 Контроль формы уширения проводится при помощи уширителя. Для этого на нем устанавливают проектное раскрытие ножей и опускают его в скважину, ножи раскрываются и производится проверка полости путем проворачивания уширителя. Если в емкости для сбора грунта оказывается небольшое его количество, то уширение имеет проектное очертание и обрушение свода скважины и вывалов нет. В этом случае производится приемка разбуренного уширения и разрешаются работы по дальнейшему сооружению буронабивной сваи.

Сваи армируют арматурными каркасами. Их изготавливают на производственной базе мостоотрядов в виде отдельных секций. Во внутреннюю полость каркас подают краном.

Стыковка секций арматурного каркаса

  1. автокран КАТО NK-750;
  2. секция арматурного каркаса;
  3. буровой станок;
  4. железобетонные плиты

После установки каркаса проводят бетонирование свай. Бетонную смесь на строительную площадку доставляют в автобетоно-смесителях.

Бетонирование скважин методом ВПТ

Буровые сваи с уширением
  1. автобетоносмеситель;
  2. металлическая эстакада;
  3. приемная воронка бетонолитной трубы;
  4. буровой станок;
  5. железобетонные плиты

В зимнее время температура бетонной смеси в момент ее укладки должна быть не ниже +5°С. Суммарное время доставки бетонной смеси на строительную площадку, укладки ее в скважину, извлечение бетонолитных и обсадных труб не должно превышать срока ее схватывания.

Нюансы, которые возможны при заливке свайно-ленточного фундамента

  • Заливать нужно сначала сваи, а уже потом пространство ленточного ростверка;
  • Раствор должен быть средней плотности, но не густой;
  • Арматура должна быть покрыта полностью, допускается выступ вертикальных слоев вне ленточного ростверка, если конструкция предусматривает перенос нагрузки на несущие стены;
  • Заливать всю конструкцию нельзя в мокрую или сырую погоду, иначе бетон наберет лишнюю влажность и потеряет коэффициент прочности.

Таким образом, при создании свайно-ленточного фундамента из буронабивных свай или полых металлических свай именно технология заливки играет ключевую роль. Тут не рекомендуется в сваях использовать наполнитель, его можно применять только в ленточной конструкции. В сваю нужно залить только бетонный раствор с песка, цемента марки М-200 и выше и воды.

Свайно-монолитный фундамент

Одним из видов свайного основания является монолитное ростверковое, которое используется при рядовом размещении свай.

Свайно-монолитный фундамент можно использовать при рядовом размещении свай

Ростверк являет собой балки или плиты, которые связывают сваи над основанием почвы.

Подобное основание целесообразно сооружать при выполнении строительных работ на слабых грунтах:

  • частный дом планируется возводить по каркасной технологии;
  • почва имеет глубокую глубину промерзания;
  • ширина основания составляет более 2 м.
Свайно-монолитный фундамент

Свайно-монолитный фундамент может быть выполнен в таких вариантах:

  1. Конструкция с висячим ростверком. Основание предполагает наличие между ростверком и почвой щели в 80–90 мм, благодаря которой фундамент будет нависать над грунтом. Соответственно, исключается негативное влияние земли на конструкцию ростверка. Такой способ можно применить при возведении зданий из любых материалов.
  2. Заделка опор в цельный цоколь-ростверк. В таком случае щели между почвой и фундаментом не будет, однако получится цокольное помещение, которое невозможно сделать при обыкновенном свайном основании. Ростверк можно соорудить из бетона, железобетона, стали или дерева.

Независимо от того какой вариант будет выбран, понадобится выполнить такие мероприятия:

  1. Головки свай нужно срубить до нужной высоты.
  2. Верхнюю часть следует промыть, очистить и высушить.
  3. Изготавливается каркас.
  4. Для съёмного каркаса понадобится выполнить защиту от бетонной смеси.
  5. Производится заливка цельного ростверка.

Смесь следует укладывать ровными слоями по всему основанию.