Выбор свайного фундамента на основе классификации свай

Свайный тип фундамента в последнее время обрел широкую популярность благодаря своей универсальности. Широкая классификация свай позволяет выбрать наиболее оптимальный вариант, с учетом типов грунтов, сооружения и финансовой стороны вопроса.

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).

Характеристика железобетонных свай.

Дом начинается с фундамента – это аксиома. А фундамент начинается с котлована или свайно-ростверкового фундамента. В этой статье речь пойдет о сваях. Сваи используются разные, но сваи железобетонные забивные – преимущественно. Эти сваи имеют поперечное сечение до восьмидесяти см. По техническим условиям ГОСТ Сваи железобетонные забивные применяются нескольких видов.

Читайте также:  Преимущества и недостатки столбчатого фундамента

Первый вид: с использованием ненапрягаемой или напрягаемой арматурой. Арматура – продольная, крепёж (армирование) – поперечное.

Арматура с поперечным сечением производится преимущественно квадратной и прямоугольной формы (круглые). С продольным сечением – это призма, цилиндр и бока с наклоном в вид пирамид, трапеций и ромбов. Сваи ЖБ круглого сечения имеют диаметр от четырёхсот до восьмисот мм. Сваи-оболочки имеют больший диаметр: до трёх тысяч мм. Применяются также сваи-колонны ЖБ квадратного и сплошного сечения, без поперечного армирования.

Конструктивно такие сваи бывают только двух видов: цельные и составные, скрепляемые между собой из отдельных частей. Отдельное подразделение в плане конструкции – в части устройства нижнего конца: есть несколько видов. Наиболее применяется конструкция с острым или плоским концом. Реже – с конструкцией в форме булавы.

Чаще всего используются сваи квадратного сечения с заострённым концом. Преимущественно – в форме армированных башмаков из стали на обратной стороне. Максимальная длина свай – до шестидесяти м, средняя – зависит от материала и способа изготовления: так, с напряжённой арматурой – до шестнадцати м, с перечным армированием – до двадцати шести м.

Наиболее часто применяемая конструкция железобетонных свай – поперечное сечение в форме квадрата. Размеры такого сечения варьируются от 25X25 до 45X45 см. Длина подобных свай – от пяти до двадцати пяти метров.

Бетон, применяемый при производстве таких свай, имеет ГОСТ 19804-91. Это – тяжёлый бетон с высоким классом прочности, морозоустойчивости и водонепроницаемости. Для создания свай применяется следующая артамута:

  • арматура упрочнённая стержневая;
  • горячекатаная стержневая;
  • арматурные канаты;
  • высокопрочная проволока класса Ат-IIIC.

Основной материал – прокат различного профиля, включая трубы, швеллер и т.д.

Стандартные (по ГОСТ) обозначения железобетонных свай забивных:

  • «С» (армирование – поперечное);
  • «СП» (квадрат);
  • »СЦ» – квадратное сечение без поперечного армирования;
  • «СК» – полые, круглые;
  • «1СД» (сваи-колонны);
  • «2СД» – аналог предшественника, но предназначенный для монтажа по средним осям.
Читайте также:  Каркасный дом на столбчатом фундаменте своими руками

Сегодня также используются жб сваи типа ССН и ССВ (составные), изготавливаются с применением тяжёлого бетона, а также тип СГ (сваи прямоугольного сечения) из тяжёлого бетона.

Деревянные сваи

Их используют при глубоком заложении фундамента, когда подошва опор оказывается ниже горизонта подземных вод. В качестве исходного материала выбирают смолистые породы дерева, характеризующиеся прямым стволом. Это – лиственница, сосна, кедр и т.д. Забивные сваи из цельной древесины имеют, как правило, диаметр сечения 22-35см и длину до 12 метров. Пакетный вариант опор представляет собой 3-4 срощенных по ширине стволов или брусьев. Их крепление выполняют посредством сквозных болтов, располагая, при этом, продольные стыки бревен «в разбежку». Длина клееных свай может доходить до 25 метров.

На картинке схематично изображены пакетные сваи – из трех (а), четырех (б) бревен и четырех брусьев (в).

При изготовлении клееных деревянных свай используются высушенные 30-60-тимиллиметровые доски и влагостойкий клей, не поддающийся биологическому и химическому разрушению. Подобные опоры имеют длину в пределах 12-16 метров.

До появления железобетона использовались деревянные сваи, которые сегодня практически утратили свою актуальность.

Жесткость и надежность стыковки бревен по высоте обеспечивают с помощью гнутых стальных накладок, прикрученных к стволам болтами. Существует вариант, сочетающий одновременное крепление нагелями и хомутами. Длина стыкуемых элементов определяется из расчета заглубления соединительного узла не менее чем на два метра ниже уровня земли.

Для лучшего вхождения в грунт деревянную опору заостряют на длину в 1,5-2 диаметра сваи. При этом, острие должно располагаться четко по оси бревна. В грунтах с возможными включениями камней или гравия наконечники забиваемых свай усиливают специальными, максимально пригнанными к стволу металлическими башмаками. От раздробления при ударе «голову» деревянной опоры защищают бугелем, сделанным из полосы стали, или несколькими мотками металлической проволоки.

Читайте также:  Гидроизоляция фундамента: устройство и виды

Классификация металлических свайных фундаментов

Схема винтовых свай с размерами.

Для металлических свайных систем применяют стальные цельнотянутые трубы с диаметром 25-100 см и более. Также используют стальные шпунты, двутавровые балки и иные прокатные профили, из таких элементов с помощью сварки изготовляют конструкции коробчатого сечения.

Трубы с диаметром до 40 см погружаются в грунт закрытыми коническим наконечником или с открытым нижним концом. В случае с открытыми трубами роль наконечника возлагается на земляной конус, который об­разуется под сваей в процессе ее погружения в грун­т.

Трубы с диаметром более 400 мм погружаются открытыми снизу, чаще всего с использованием технологии размыва грунта. Погруженный в грунт свайный фундамент заполняется бетоном, а при небольших нагрузках может оставаться без бетонного заполнения.

Хорошо известна разновидность металлических конструкций – винтовые сваи. Они полностью изготавливаются из металла, однако с появлением железобетона утратили свои лидерские позиции. Разработка современных винтовых систем большой грузоподъем­ности и диаметром лопасти до 2,4 м вернула им былую популярность. Глубина погружения таких фундаментов превышает 20 м, а процесс завинчивания осуществляется при помощи мощных кабестанов.

Схемы строповок свай.

Винтовые металлические системы фундаментов требуют большого количества металла, что оказывает значительное влияние на их стоимость. В связи с этим были разработаны сваи, в которых стальная обо­лочка ствола была заменена железобетонной сборной. Погружение такой сваи осуществляется при помощи стального сердечника, помещенного внутрь оболочки и соеди­ненного с винтовой лопастью. После завершения процедуры завинчивания он отсоединяется и используется для погружения следующей сваи. Также широко применяется инвентарная стальная оболочка, внутри которой располагают железобетонный ствол.

Существенный недостаток металлических фундаментов – подверженность коррозии. Для сведения к минимуму данного негативного явления используют битумные обмазки, каменноугольные смолы и другие антикор­розийные составы. Принято считать, что при надлежащем уходе такой фундамент способен прослужить до 100 лет.