Свайный фундамент своими руками на ЖБ сваях

Как правило, специалисты начинают проектирование свайно-винтового фундамента из расчета количества свай, выбора их параметров и размещения на схеме с наружной и внутренней стороны дома. Также для гарантии качественной работы необходимо тщательно размерить расстояние между сваями. Весь этот процесс можно выполнить самостоятельно, тем более что существует упрощенный расчет основы с применением свай.

Способы расчета

Основными элементами данного типа основы являются винтовые сваи из металла, длина и диаметр которых могут отличаться в зависимости от технологических требований и предполагаемой нагрузки, которую они должны будут выдержать. В специализированных компаниях и проектных бюро можно заказать профессиональный сложный расчет свайно-винтовой основы, в который будут внесены различные параметры и особенности конструкции, а также учтена несущая способность почвы на участке, отведенном под постройку будущего дома. Мы же предлагаем воспользоваться упрощенным вариантом и провести расчет винтовых свай, опираясь на практический опыт устройства подобных сооружений.

Способы расчета

Варианты ростверков для винтовых свай

Общее описание свайного фундамента

Свайный фундамент относится к фундаментам глубокого заложения – передача нагрузки на основание происходит не только по подошве, но и по боковым граням сваи, что происходит за счет трения и сцепления с грунтом основания. Устройство такого фундамента – довольно сложный процесс, требующий значительных трудозатрат, а также применения специальных технологий, оборудования и механизмов. Проектировать свайный фундамент целесообразно в случаях, если:

  • строительный участок имеет сложные геологические условия;
  • несущая способность основания недостаточна для устройства фундаментов мелкого заложения – ленточных, столбчатых или плитных.

К сложным горно-геологическим условиям можно отнести такие типы сжимаемых оснований: просадочные, насыпные или пучинистые грунты, а также условия вечной мерзлоты, болотистую местность. Свайный фундамент менее подвержен деформациям, связанным с изменениями характеристик грунтов при их намокании, проседании, сдвиге геологических слоев. Такой тип фундамента является более стабильным, он менее подвержен перемещениям при нагрузке, осадке и крену.

Необходимость устройства свайного фундамента также может возникнуть, если грунты основания имеют низкую несущую способность. При выполнении расчета, может оказаться, что площади подошвы плитного фундамента недостаточно или плита требуемых размеров значительно выступает за контур здания. Свайный фундамент в подобном случае позволит использовать в качестве основания нижележащие слои.

Особенности применения свайных фундаментов

Идея установки сооружений на сваях не новая, технология известна людям уже несколько столетий, но на новый виток развития она вышла во второй половине девятнадцатого века, когда вместо деревянных стоек начали использовать забивные, набивные и винтовые конструкции, выполненные из комбинации стали и бетона. Свайный фундамент имеет свою чёткую специализацию, некорректно было бы говорить о его преимуществах перед другими вариантами организации основания дома и сравнивать их по каким-либо характеристикам. В условиях, для которых он разрабатывался, свайный фундамент не имеет конкурентов, его невозможно надёжно заменить иной конструкцией. Сваи могут использоваться на любых типах грунта, кроме, пожалуй, скальных пород и оснований с очень сильными горизонтальными подвижками, однако, технологически и экономически целесообразно применять их:

  • для строительства зданий на участках с высоким уровнем грунтовых вод;
  • там, где верхние слои естественного основания характеризуются слабой несущей способностью (торфяники, плавуны), тогда как плотные грунты расположены довольно глубоко;
  • при большой глубине промерзания (северные широты, вечная мерзлота);
  • на крутых склонах;
  • если масса строения слишком велика (например, многоэтажные здания из тяжёлых материалов).

Если рассуждать о технологических и функциональных особенностях свайных фундаментов, то тут можно сформулировать следующие пункты, многие из которых логически следуют один из другого:

  • Универсальность и вариативность (огромное количество технических решений, всегда есть выбор для любых условий).
  • Большая несущая способность.
  • Практически не нужен ручной труд (допустима полная механизации процессов).
  • Индустриализация (возможно использование элементов, полностью изготовленных в заводских условиях, минимизирован «человеческий фактор»).
  • Высокая скорость возведения.
  • Возможность строить в любое время года.
  • Полное отсутствие или минимизация земляных работ.
  • долговечность (особенно применимо к железобетонным конструкциям).
  • относительная экономичность (небольшая материалоёмкость — сниженное потребление бетона, нет необходимости изымать и перевозить большие массы земли).

Коротко о свайном поле

Свайное поле – это составная часть любого фундамента на сваях – винтового, железобетонного или буронабивного. После того, как будет проведена обвязка отдельно расположенных свай при помощи ростверка, свайное поле можно использовать как основание при строительстве промышленных и жилых помещений, а также гидротехнических и инженерных сооружений.

Читайте также:  Как правильно утеплить фундамент дома пенополистиролом?

Ростверк и сваи в таком типе фундаменте выполняют сразу две функции – ростверк объединяет опоры, чтобы получилась монолитная конструкция и равномерно распределяет нагрузку массы здания между общим числом свай, делает их устойчивее и увеличивает уровень сопротивления. Элементы свайного поля требуется для переноса нагрузки общего веса строения на почву, в которой находится опорная часть. За счет того, что они находятся на глубине от 3 до 14 метров, вес сооружения переносится на высокоплотную, устойчивую и глубинную почву, а это очень важно при строительстве на проблемных участках земли.

Важно! Строительство здания осуществляется после того, как сваи будут обвязаны, так как используемый для этих целей ростверк является несущей поверхностью для кладки стен.

Способы размещения свай в фундаменте

По форме ростверка и спроектированной нагрузке сваи могут быть расположены таким образом:

  • В виде куста – это совокупность малого количества свай, которые компактно расположены рядом. В таком случае ростверк будет иметь соотношение сторон не больше, чем 1 к 5. При такой компоновке можно устанавливать колонны или единичные высокие конструкции (стойку, дымовую трубу).
  • В виде полосы – требуется, если у вас вытянутый и протяженный фундамент, который делают под набережные, длинные стены и проч.
  • В виде свайного поля – полностью отличается от предыдущих видов, так как состоит из большого количества свай, к примеру, при строительстве и сооружении на ростверке в виде плиты, под опорами моста и на прочих сплошных фундаментах.

Какой грунт не подходит для винтовых свай

Особенности грунта, для которого винтовые сваи будут нерациональными и даже опасными, сформулировал пользователь c ником Игорь3.

Слабонесущий грунт – свая легко вкручивается на всю глубину или свободно вращается, не закручиваясь. Столкнувшись с этим явлением, обычно сваю наваривают до упора до прочного грунта, но:

Игорь3Пользователь

Глубина до прочного грунта может быть боле 7 метров, что делает этот тип фундамента уже не рациональным.

Твердый грунт. Это довольно распространенное явление: грунт настолько жесткий, что металл не выдерживает, обычную винтовую сваю с лопастями просто не вкрутить.

Какой грунт не подходит для винтовых свай

Каменистый грунт. Даже небольшие камни на пути лопастей усложняют вкручивание или делают его невозможным.

Как и для всех видов заглубленных фундаментов, для фундамента из винтовых свай обязательна боковая поддержка грунтов. В п. 1810.2.1 Международного строительного кода IBC для винтовых свай, которые устанавливаются в текучих грунтах или воде и не связанных между собой в группы обязательно требование:

Глубина заглубления сваи в плотные грунты – минимум 1542 мм, а в мягкие – минимум 3048 мм.

Читайте также:  Гидроизоляция фундамента жидкой резиной

Типы металлических труб

Винтовые сваи представляют собой металлические трубы с толщиной стенок не менее 4 мм, оснащенные сварным или литым острым наконечником и спиралеобразными режущими лопастями.

Погружение винтовых свай больше всего походит на завинчивание самореза — наконечник втыкается в грунт, стволу придают вращательное движение, лопасти врезаются в грунт и начинают понемногу затягивать ствол.

Считается, что их можно погружать вручную, с использованием только мускульной силы.

Это верно, но только до определенных пределов — наиболее распространенные винтовые сваи диаметром 108 мм вручную погрузить практически невозможно.

Специалисты не рекомендуют погружать вручную вообще никакие сваи, даже небольшого диаметра.

Неравномерность распределения усилия и колебания оси значительно ослабляют грунт вокруг ствола и лопастей, снижая несущую способность опоры.

Типы металлических труб

Существуют разные конструкции винтовых свай, различающихся по признакам:

  • Тип наконечника — сварной или литой.
  • Количество лопастей — одна, две или три.
  • С защитным слоем оцинковки, или без нее.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Наличие на винтовых сваях слоя краски нельзя рассматривать как защитный слой, поскольку при погружении он полностью стирается. Единственный эффективный вид защиты — слой оцинковки. Если его не имеется, лучше поискать другие варианты.

Отношение диаметров лопастей и ствола также бывает разным. Для рыхлых и мягких грунтов используются большие диаметры, обеспечивающие обширную опорную площадку.

Для скальных или обломочных грунтов применяют многовитковые сваи типа «шуруп», хотя для индивидуального строительства их использовать нецелесообразно. Существуют также сваи для погружения в вечную мерзлоту.

Они не имеют заостренного наконечника, так как погружаются в лидирующую скважину, и диаметр лопастей у них довольно низок — превышает размер ствола менее, чем в полтора раза.

Виды фундамента на сваях

В зависимости от технологии погружения опор свайные фундаменты бывают:

  • На висячих сваях;

  • На подпорных сваях.

В первом случае столбы как бы висят в земле без опоры на несущий слой за счет банальных сил трения. Во втором они наоборот опираются на твердые пласты грунта. Висячий фундамент требует большого количества свай и более основательных расчетов на базе серьезных геодезических исследований участка. Для строительства частных коттеджей в два-три этажа такую технологию не используют.

В малоэтажном домостроении более востребован подпорный вариант. Сваи здесь не забиваются сплошным полем, их требуется гораздо меньше. Для обычного дома за городом вполне хватает четырех опор по углам и нескольких под несущими стенами. Такой свайный фундамент своими руками выполнить гораздо проще.

Сваи для устройства подобного основания можно взять:

  1. Винтовые (вкручиваемые) стальные.

  2. Забивные железобетонные.

  3. Буронабивные из асбестоцементной трубы и железобетона внутри.

Виды свай для разных типов фундамента

Частные застройщики для строительства свайного жб фундамента обычно выбирают винтовую либо инъекционную (буронабивную) технологию. При этом у “винтов” из стали есть серьезное ограничение – глубина заложения при самостоятельном монтаже. При неглубоком залегании плотных слоев (до 2-х метров) их самостоятельно еще можно закрутить в землю, а вот для более длинных опор уже нужна будет специализированная техника.

С буронабивными аналогами ситуация принципиально иная. Они делаются из труб, для погружения которых в землю необходимо вырыть соответствующего размера яму. Даже если она потребуется под пару метров глубиной, в плотном не осыпающемся грунте выкопать такой котлован своими руками для будущего основания будет несложно.

Технология бурения с защитой стенок скважин

Применяется также технология бурения с защитой стенок скважин от обрушения путем заполнения ее специальным глинистым раствором устье скважины укрепляют короткой обсадной трубой;

Технология сооружения буронабивных свай с бурением скважин под

Технология бурения с защитой стенок скважин
  • а)- 1 стадия — крепление устья скважины обсадной трубой;
  • б — 2 стадия — извлечение грунта под защитой глинистого раствора;
  • в — 3 стадия — установка в скважину арматурного каркаса;
  • г — 4 стадия — бетонирование скважины методом ВПТ.
  1. буровой станок;
  2. короткая обсадная труба;
  3. глинистый раствор;
  4. рабочий орган бурового станка;
  5. арматурный каркас;
  6. бетонолитная труба с воронкой;
  7. заслонка;
  8. забетонированный столб
  • устье скважины укрепляют короткой обсадной трубой;
  • производится извлечение грунта из скважины под защитой бентонитового глинистого раствора;
  • в скважину устанавливают арматурный каркас;
  • скважину бетонируют методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ).
Технология бурения с защитой стенок скважин

Бурение скважин свай под защитой инвентарных обсадных труб наиболее часто применяют для фундаментов мостов.

Читайте также:  Все о гидроизоляции фундамента своими руками

Для крепления стен скважин используют инвентарные стальные обсадные трубы диаметром 1,2; 1,5; 1,7; 2,0 м. Они состоят из стыкуемых резьбовыми конусными пробками промежуточных секций длиной 2, 4 и 6 м и ножевой секции с режущей коронкой с зубьями.

При применении этой технологии сначала проводят подготовительные работы:

Технология бурения с защитой стенок скважин
  1. срезку бульдозером с погрузкой в автосамосвалы с помощью погрузчиков и складирование в отведенное место растительного слоя грунта, планировку рабочей площадки и устройство подъездов;
  2. разбивку и закрепление осей опоры и каждой сваи на базе геодезической разбивочной основы;
  3. доставку и сборку бурового, кранового и бетонолитного оборудования;
  4. подготовку площадки из железобетонных плит под буровую машину и другое оборудование, установку инвентарной опорной плиты бурового стола.

После выполнения всех подготовительных работ бурение скважин производят в следующем порядке:

Порядок работ
1 после установки буровой машины в рабочее положение с помощью стрелового крана устанавливают нижнюю часть обсадной трубы с ножевой секцией, последующие секции объединяют между собой конусными резьбовыми пробками (общая длина обсадной трубы назначается из условия возвышения ее над уровнем рабочей площадки на 1,5 м для возможности размещения обжимного хомута);
2 обсадные трубы погружают домкратами в грунт вращательно-вдавливающими движениями на проектную глубину;
3 удаляют грунт из полости обсадной трубы различными способами: в песчаных, глинистых грунтах пластичной, полутвердой и твердой консистенции применяют ударный грейферный или шнековый способ бурения, в водонасыщенных песках, плывунах и илах грунт разрабатывают желонкой с обратным клапаном (в процессе бурения непрерывно совершаются возвратно-вращательные и поступательные движения обсадной трубы);
4 грунт, извлекаемый из скважины, складируют в специальные емкости и затем вывозят в заранее отведенные места, грунт из скважин фундаментов русловых опор загружают на плашкоуты из инвентарных понтонов КС
5 по мере необходимости обсадную трубу наращивают очередными секциями при помощи стрелового крана, все секции заранее очищают от грязи (на строительной площадке организуется участок для очистки и мойки обсадных труб)
6 бурение производят на всю глубину, для контроля после установки станка на место бурения на его мачте, примерно в 1 м от поверхности земли (рабочего мостика), наносят линию условного нуля, от которого ведется отсчет
7 при разработке неустойчивых грунтов в скважине поддержи- вают уровень воды на 1…1,5 м выше уровня воды в реке для предупреждения наплыва воды и грунта в скважину
8 после достижения проектной отметки перед установкой арма- турного каркаса забой тщательно зачищают от бурового шлама
9 в ходе буровых работ постоянно следят за характеристиками проходимых грунтов, для контроля соответствия проектной геологии и выявления необходимости замены рабочего органа данные бурения заносятся в журнал бурения скважин; перед каждой установкой новой секции обсадной трубы, а также при изменении характеристик грунта лотом замеряют глубину скважины и определяют отметку дна;
10 в процессе бурения осуществляют постоянный контроль положения ножа обсадных труб относительно уровня разрабатываемого грунта
Технология бурения с защитой стенок скважин

Наращивание обсадной трубы автокраном

По окончании бурения контролируют глубину скважины и качество зачистки забоя скважины путем медленного опускания рабочего органа и пробного забора бурового шлама со дна скважины.