Правила проектирования свайных фундаментов

Порядок создания проекта

Последовательность инженерных расчетов в ходе планирования силовой конструкции:

1. Оценка гидрогеологического состояния участка, в том числе определение несущей способности почвы. На основе полученных данных выбирают тип сваи, удовлетворяющий заданным условиям, между винтовыми, забивными, буронабивными и комбинированными изделиями.
2. Сбор действующих нагрузок на фундамент (длительных, кратковременных, особых).
3. Определение глубины заложения фундамента с учетом уровня промерзания почвы.
4. Выбор оптимальной длины конструктивных элементов.
5. Вычисление несущей способности одной свай по отношению к расчетному сопротивлению почвы.
6. После предварительных расчетов проводят пробное испытание по технологии динамической нагрузки или методом статистического зондирования. Испытание проводится непосредственно на строительной площадке с пробным погружением сваи.
7. Определение потребности в сваях (расчет их количества). Сопоставляют фактическое давление на фундамент с грузоподъемностью одной опоры. После этого выбирают схему свайного поля, учитывая регламентированное значения шага по СП 24.13330.2011.
8. Определение степени использования несущей способности фундамента.
9. Расчет конечной осадки свайной конструкции.
10. Оформление проекта.

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:

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

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

• 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:

• по снижению концентрации газов;
• для изоляции соприкосновения конструкций с грунтом.

Что нужно учесть при конструировании?

Согласно правилам, свайные фундаменты должны проектировать на основе:

• результатов инженерно-геологических изысканий;
• сведений о сейсмичности района;
• действующих нагрузках на основание;
• конструктивных и технологических особенностей сооружения;
• экологических требований;
• технико-экономических соображений;
• уровня ответственности сооружения (по ГОСТ 27751).

Инженерно-геологические исследования участка должны проводить только лицензированные компании. При этом должно учитываться возможное влияние постройки на расположенные рядом дома и сооружения.

Все применяемые при строительстве материалы и оборудование должны соответствовать требованиям проекта, техническим условиям и действующим стандартам.

Расчеты ведут по двум предельным состояниям:

• по несущей способности – анализ факторов, которые приводят к потерям устойчивости, формы, положения и другим состояниям, в результате чего фундамент становится полностью непригодным к эксплуатации;
• по деформациям – анализ условий, которые затрудняют нормальную эксплуатацию объекта и снижают его долговечность (осадки, подъемы, прогибы, трещины, колебания и т.д.).

Что учитывается при создании проекта свайного фундамента?

Чтобы фундамент на сваях не разрушался на протяжении десятилетий, перед его монтажом следует обратить внимание на очень важные для строительства рекомендации:

1. Если дом предполагается возводить в условиях экстремального климата и агрессивной окружающей среды, перед установкой рекомендуется ознакомиться с положениями СНиП 2.03.11.
2. Проектирование предполагает наиболее надежные и доступные решения фундамента на сваях.
3. Все необходимые стройматериалы, технологические решения, изделия и типы почв должны быть отражены в действующих стандартах, технических условиях и проектной документации. Замена чего-либо возможна лишь после консультации с инженерно-проектной организацией и согласования с владельцем дома.
4. Все деформации фундамента на сваях, обусловленные природными факторами, обязательно строго учитываются во время закладки основания и контролируются в течение всего периода выполнения работ.
5. Геологические исследования желательно поручать исключительно лицензированным компаниям, которые смогут учесть влияние закладки данного основания на близлежащие строения.
6. Проведение проектных работ строго регламентировано техзаданием и учитывает тип сооружения согласно ГОСТу 27751.
7. Монтаж свайно-винтового фундамента, который можно установить легко и просто, производится только после тщательного анализа условий окружающей среды и инженерно-геологических нормативов, а также изучения опыта установки таких оснований в подобных условиях.

Комбинированный свайно-плитный фундамент в сложных условиях гористой местности.

Проектирование свайно-винтовых оснований производится на основе свода правил СП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты». Для этого разработчику понадобятся следующие сведения:

Данные о физико-химических характеристиках почвы. Их получают на основе геодезических исследований, предполагающих пробуривание экспериментальных скважин в грунте и изучение его характеристик. Глубина бурения зависит от типа почвы: если она нестабильна, бурение производится до нижних слоев грунта повышенной плотности. При большой площади дома бурение производится в нескольких местах свайного поля. Этот метод позволяет также определить глубину промерзания грунта и протекания подземных вод, а также их химический состав.
В проектировании непременно учитывается положение об удалении плодородных почвенных слоев и их дальнейшем применении для восстановления плодородности земель под сельское хозяйство

В проекте также предусматривают изоляцию элементов основания, соприкасающихся с почвой, при выделении газов из земли в данной местности.
Для проектирования и возведения свайного основания очень важно правильно определить его физико-химические характеристики, среди которых удельная масса, плотность и влажность грунта, его пористость, коэффициент удельного сцепления, угол внутреннего трения.

Пристань на сваях, постройка которой осложнена наличием воды и типом грунта.

Руководство и пособия по регулированию

Общий свод правил по проектированию и строительству свайного фундамента отражен в нормативных документах СП 50-101-2004 и СП 50-102-2003 — актуализированных версиях СНиП 2.02.01-83, СНиП 2.02.03-85 и СНиП 3.02.01-87. Руководства регламентируют формулы расчета и технологические этапы монтажа различных типов свай в разных гидрогеологических условиях.

Параллельно СП 11-105-97, СП 11-104-97, СП 11-102-97 и ГОСТ 5686-94 описывают требования к инженерно-геологическим, геодезическим и экологическим исследованиям для строительства. Свайные фундаменты, предназначенные для эксплуатации в агрессивной среде, следует проектировать согласно правилам ГОСТ 27751. Чтобы грамотно оценить климатические условия, конструктор должен руководствоваться СНиП 23-01-99 и СНиП 23-01.

Требования к железобетонным сваям с различными конструктивными особенностями изложены в ГОСТ 19804-91, №19804.2-79, №19804.3-80*, №9804.4-78, №19804.5-83 и №19804.6-83.

Согласно СП 50-102-2003

п. 15.2.24 Погружение винтовых и бурозавинчиваемых свай рекомендуется производить с помощью буровых установок типа СО-2, СО-1200 или специальных установок, развивающих крутящий момент не менее 32000 Н·м.

В процессе погружения свай через каждые 0,5 м должны фиксироваться и заноситься в журнал продолжительность погружения сваи и значения крутящего момента.

15.2.25 В целях минимального нарушения структуры грунта при погружении винтовых и бурозавинчиваемых свай и сокращения времени погружения значение осевой пригрузки должно приниматься в зависимости от плотности проходимого грунта. Осевую пригрузку корректируют таким образом, чтобы коэффициент погружения сваи  k_п, вычисляемый как отношение теоретического числа оборотов сваи на 0,5 м ее погружения n_т  к фактическому числу оборотов n, определяемому путем умножения скорости вращения выходного вала установки для погружения на продолжительность погружения сваи на 0,5 м, был возможно ближе к 1.

Примечание — Теоретическое число оборотов сваи на 0,5 м ее  погружения n_т определяют путем деления Δl =0.5  м на шаг спирали (винтовой лопасти).

15.2.26 При соответствующем обосновании расчетом и согласовании с проектной организацией допускается изменение расположения винтовых и бурозавинчиваемых свай с глухим наконечником в процессе производства работ (извлечение свай при встрече с местными скоплениями галечника, крупными валунами и т.п. и повторное погружение свай).

В подобных случаях (наличие включений) допускается применение лидерных скважин диаметром, не менее чем на 0.1d  меньшим диаметра ствола сваи d , и расположением их забоя не менее чем на 1 м выше отметки расположения нижних концов свай.

15.5.9 В состав показателей, контролируемых при устройстве фундаментов из винтовых и бурозавинчиваемых свай с глухим наконечником, входят те же показатели, что и при устройстве фундаментных конструкций из забивных, вибропогружаемых и вдавливаемых свай. Показатели и допустимые отклонения для них должны приниматься по 15.5.7.

15.5.7 В состав основных показателей, контролируемых при устройстве фундаментов из забивных, вибропогружаемых, вдавливаемых и завинчиваемых свай, входят их положение в плане, отметки голов и вертикальность оси свай.

Предельные отклонения фактического положения свай в плане от проектного при:

• однорядном расположении свай поперек оси свайного ряда составляют ±0,2d  ( d — диаметр или сторона сечения свай), а вдоль оси ряда ±0,3d;
• для кустов и лент с расположением в два и три ряда ±0,2d — для крайних свай поперек оси свайного ряда и  ±0,3d — для остальных свай и крайних свай вдоль оси свайного ряда;
• для сплошного свайного поля ±0,2d  для крайних свай и  ±0,4d — для средних свай.

Предельные отклонения фактических отметок голов свай от проектных при монолитном ростверке или плите составляют ±3 см, при сборном ростверке ±1 см, а в безростверковом фундаменте со сборным оголовком ±5 см.

Предельные отклонения осей погруженных свай от вертикали составляют ±2% их длины.

Руководства по монтажу свайно-винтовых фундаментов

Приступая к установке фундамента на винтовых сваях, необходимо тщательно ознакомиться со следующими сборниками строительных нормативов:

СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты». Это один из последних кодексов правил в данной сфере, который позволит даже неопытному строителю без грубых ошибок установить свайно-винтовый фундамент с нуля

В своде правил особое внимание уделяется проектированию оснований такого типа: приводятся методы расчета способности свай выдерживать нагрузки как по теоретическим выкладкам, так и исходя из практического опыта, описывается расчет свайных и свайно-плитных фундаментов по видам деформаций, указываются важнейшие аспекты проектирования свайных оснований при реконструкции строений и установке свайных полей большого размера. Также подробно рассматриваются нюансы проектирования фундаментов на сваях в случае малоэтажных зданий, опор ЛЭП, в просадочных и набухающих почвах, на закарстованных и подрабатываемых территориях, в сейсмически опасных районах.Скачать СП 24.13330.2011.

СП 50-102-2003 «Проектирование и устройство свайных фундаментов»

Данный нормативный документ был разработан ранее СП 2011 (которое во многом и создавалось на его базе), поэтому во многом дублирует эти правила, но есть и существенные отличия. Из СП 2003 года строитель узнает много полезной информации именно об обустройстве фундамента на винтовых сваях. Свод правил описывает монтаж предварительно изготавливаемых свай: забивных и вибропогружаемых, вдавливаемых, винтовых и бурозавинчиваемых. Не обошли вниманием авторы нормативов и установку свайных изделий, которые изготавливаются непосредственно на строительной площадке: буронабивных и буроинъекционных. Здесь можно получить много ценных сведений о монтаже фундаментов на сваях при реставрации зданий и контроле качества проведенных работ.Скачать СП 50-102-2003

СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты». Это самый первый свод правил, касающийся фундаментов на винтовых сваях, разработанный еще в советские времена. В нем подробно описываются нюансы каждого вида свайных изделий и приводятся основные инструкции по расчету способности их столбов выдерживать нагрузки в случае свай-стоек, забивных свай висячего типа и свай-оболочек, которые устанавливаются без изъятия почвы, висячих, набивных и буронабивных свай, винтовых свай. Также имеются примеры расчета свайных фундаментов и их оснований по способности деформироваться. Из СНиП можно узнать также о нюансах конструирования свайных оснований на различных видах почв.Скачать СНиП 2.02.03-85.

СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений. Скачивайте тут.

СНиП 2.03.01-84    Бетонные и железобетонные конструкции.

Все документы, которые Вы можете скачать на данной странице, представлены в формате PDF. Открыть их можно любым современным браузером (Firefox, Яндекс.Браузер, Google Chrome и т.д.).

Начальный этап проектирования свайных фундаментов

Перед тем как обращаться в архитектурную фирму или при достаточных инженерных знаниях пытаться спроектировать свайное основание самостоятельно, следует оценить особенности участка для строительства, продумать план строения и подобрать необходимые материалы. На сегодняшний день вы сможете выбирать из забивных, железобетонных, набивных, винтовых, буровых, висячих свай или свай-стоек.

Обсуждение плана постройки.

В зависимости от веса строения, его дизайна и числа свай владелец дома сможет установить:

• одиночные сваи;
• «кусты» из свайных изделий;
• поле из свайных изделий;
• ленточный фундамент на сваях.