Устройство свай в вечномерзлых грунтах: выбор типа и технология

Север и северо-восток России – это на 60 % почвы, которые находятся в состоянии вечной мерзлоты.

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.

Пучение грунта и его виды

Пучение – способность почвы увеличивать свои объемы из-за заледенения находящейся в ней влаги. Чем большим количеством воды пропитан грунт, тем сильнее он расширяется при минусовых температурах. Изменения объема объясняются разной удельной плотностью двух материалов, которая у воды составляет 1000 кг/м2, а у льда – 910 кг/м2.

Читайте также:  Гидроизоляция столбчатого фундамента своими руками

Склонность почвы к пучению непосредственно зависит от ее структуры – крупнообломочные, гравелистые и песчаные грунты практически не впитывают воду и не подвергаются пучению, тогда как расширение глины, суглинка, черноземов и супесей, впитывающих воду как губка, максимально. Особенно сильно пучение проявляется после затяжных дождей, длившихся в осенний период.

На фактическую величину пучения, помимо типа почвы, влияют два фактора:

  • Уровень глубина грунтовых вод;
  • Уровень промерзания грунта.

Выделяют два разных по прикладному характеру вида пучения:

  • Вертикальное – действует снизу-вверх, выталкивая опорную часть фундамента. Вертикальное пучение проявляется, если подошва основания расположена в пласте промерзающего грунта, если она заглублена ниже уровня промерзания, вертикальные нагрузки на фундамент не действуют;
  • Касательное – выталкивание фундамента происходит в результате трения расширяемой почвы и стенок основания. Такие нагрузки значительно меньше чем вертикальные, однако если здание легкое (каркасный либо деревянный дом) и его вес не может уравновесить выталкивающие силы, проблемы возможны и без активных вертикальных нагрузок.

Какие столбы армируются?

Армированию подлежат все железобетонные свайные фундаменты, которые будут использованы для строительства жилых сооружений, а также построек I класса ответственности.

К таким силовым конструкциям относятся:

  1. Забивные опоры.
  2. Буронабивные и буроинъекционные столбы.
  3. Винтовые бетонные стержни.

С целью экономии собственники могут использовать бетонные сваи без арматуры только в том случае, если их несущая способность и эксплуатационный ресурс удовлетворяет проектным условиям. Как правило, речь идет о строительстве легковесных построек на высокоплотных грунтах, которые могут оказывать незначительной деформирующее воздействие на фундамент.

Например, если буронабивные сваи диаметром 300 мм будут испытывать только вертикальную нагрузку от вдавливания в несущий пласт с высоким сопротивлением, то прочность фундамента будет достаточной без армирования. Металлические винтовые и полые забивные сваи армированию не подлежат.

Какие столбы армируются?

Особенности для забивных опор

Армирование выполняется на одной производственной линии вместе с остальными этапами изготовления ж/б опор. При этом предприятия могут закупать готовые каркасы у сторонних компании или заниматься их производством самостоятельно. Ближе к концу каркаса пруты загибают к центру, формируя острие сваи.

Читайте также:  Заливка бетона при отрицательных температурах

Для строительства в геологических условиях с высокоплотным грунтом или большим содержанием крупнообломочных пород, острый конец конструкции защищают стальной обоймой. Верхнюю часть каркаса дополнительно оснащают арматурной сеткой с шагом в 50 мм, чтобы укрепить конструкцию для оптимального восприятия ударов молота.

Для изготовления каркаса используют горячекатаные рифленые пруты из стали класса АI и АII (Ø от 12 мм).

Для армирования свай по методу предварительного напряжения применяют металлопрокат из стали марок:

  • 25Г2С,
  • 35ГС,
  • 30ХГ2С,
  • 20ХГ2Ц (Ø12–20мм).

Для буронабивных и буроинъекционных оснований

Необходимость армирования набивного и буроинъекционного основания определяется на этапе проектирования после расчета нагрузок, несущей способности, а также анализа конструкции на возможность деформации.

Армокаркас для фундамента изготавливают из продольной рифленой арматуры класса АI и АII (Ø 10–16 мм). Для горизонтальных перемычек используют гладкий металлопрокат (Ø 6–8 мм).

Какие столбы армируются?

Соединять конструкции можно двумя способами:

  1. Фиксировать прутья вязальной проволокой.
  2. Использовать сварочный аппарат.

Места сварочных швов защищают и покрывают гидроизоляционным материалом.

Что включают предварительные исследования

Взятие почвы на анализ

  • информацию о геологических условиях конкретного участка застройки (характер залегания, температуру, величину оттаивания слоя и его промерзания, особенности климата в регионе и др);
  • материалы об изучении грунтов, особенности строения, физические характеристики в оттаявшем и замерзшем состоянии;
  • информацию о будущих изменениях условий на строительном участке (температурный режим на участке и пр.);
  • информацию для учета в проекте мероприятий по охране окружающей среды.

После завершения изысканий выполняется проектирование дома и расчет фундамента.

Что включают предварительные исследования

На этом этапе существуют два варианта использования таких грунтов в качестве основания:

  • сохранить вечно мерзлую почву в природном состоянии;
  • проектировать дом при таком расчете, что его основа будет в оттаявшем состоянии.
Читайте также:  Расчет арматуры ленточного фундамента онлайн

Первый вариант самый популярный и менее дорогой. Однако выбор может быть сделан только с учетом технико-экономических расчетов и эффективности.