Что такое свайно-ростверковый фундамент
Свайный фундамент, наверное, представляют себе все: это некоторое количество свай, заглубленных в грунт до уровня несущего слоя или ниже уровня промерзания. В чистом виде этот тип фундамента используется редко. Виной тому своеобразная конструкция, которая не позволяет перераспределять между сваями нагрузку от дома. Потому свайный фундамент в основном делают под срубы из бревна или бруса, иногда — под каркасные постройки. Эти типы стройматериала, из-за своих особенностей, сами перераспределяют нагрузку. С домами из других материалов они совместимы плохо.
Зато их усовершенствованный вид — свайный фундамент с ростверком — лишен многих недостатков и может использоваться и под кирпичные, и под блочные постройки. В них все опоры завязаны при помощи ленты из металла или железобетона (бетона) в единую конструкцию. Эта лента и называется ростверком.
Так выглядит свайно-ростверковый фундамент вынутый из земли
Ростверк — это часть фундамента, объединяющая оголовки свай и служащая опорой для стен. Именно ростверк принимает, и за счет замкнутой конструкции, перераспределяет нагрузку, передавая ее на сваи. Он может быть металлическим, деревянным, бетонным или железобетонным. По типу исполнения бетонные (железобетонные) ростверки бывают низкими и высокими.
Различают свайные фундаменты с высоким и низки ростверком
Высокий ростверк находится выше уровня земли. Чаще всего его делают из металла — швеллеров большого сечения или квадратных металлических труб. Еще делают такой ростверк из бетона, но его устройство сложнее: приходится придумывать, как залить ленту на расстоянии от земли.
Как работает ростверк и что он дает
Любой дом в разных частях будет давать разную нагрузку: отделка, мебель, санфаянс, другие вещи размещены неравномерно. Следовательно, и нагрузка от разных его частей будет разной. Ростверк принимает на себя эти неравномерные нагрузки и перераспределяет их. Сваям уже передается «выровненная» нагрузка.
Чем отличаются свайные и свайно-ростверковые фундаменты (чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)
Чем это хорошо? Тем, что при одинаковой нагруженности свай, меньше шансов на то, что они будут усаживаться неравномерно. А неравномерная усадка ведет, как известно, к трещинам в фундаменте и стенах. Потому свайно-ростверковый фундамент более стабилен. Хотя главный недостаток свайных фундаментов остается: мы не можем знать, что за грунт находится под каждой из свай. Потому спрогнозировать их поведение нереально. Именно поэтому их не очень любят архитекторы: гарантировать многолетнюю эксплуатацию дома невозможно.
Ленточный фундамент на сваях
Более предсказуемы в этом плане низкие ростверки. Они начинаются обычно ниже уровня земли и отливаются из армированного (или нет — зависит от проекта) бетона. Причем арматура свай связывается с арматурой ростверка.
В этом случае ростверк — это мелкозаглубенный ленточный фундамент и изготавливается он по той же технологии. Отличается тем, что имеет жесткую связь со сваями, что в разы повышает надежность и устойчивость конструкции. Еще такие фундаменты называют ленточными на сваях или свайно-ленточными. Такая конструкция является почти идеальной: сочетает в себе плюсы свайного и ленточного фундамента, в значительной мере компенсируя их недостатки.
Устройство свайно-ленточного фундамента (чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)
Как он работает? Нагрузка от дома передается на ленту. Благодаря наличию продольной арматуры перераспределяется по всей площади. Так как лента опирается и на грунт, то часть нагрузки передается ему, остальная приходится на сваи. При этом нагрузка и усадка равномерны: их «выравнивает» лента.
В зимнее время, когда начинают на фундамент воздействовать силы пучения, проявляются все плюсы свайно-ленточного фундамента. Если дом стоит на пучнистых грунтах, их глубина заложения ниже уровня замерзания, очень сложно представить условия, при которых дом перекости или он даст неравномерную усадку.
При воздействии сил пучения на ленту, «пятки» свай, да и они сами, не дают возможности грунтам сдвинуть фундамент. Потому ленточно-свайные фундаменты — отличный выбор на сильно пучнистых почвах. Затраты при этом гораздо выше, чем при строительстве обычного свайного фундамента, но намного ниже, чем при строительстве ленты ниже глубины промерзания.
Классификация элементов конструкции и технология возведения
Типичный свайно-ростверковый фундамент.
Сваи – виды и особенности
По материалу изготовления различают железобетонные, деревянные и металлические сваи:
Деревянные используют в основном под постройку зданий из того же материала, часто это хозяйственные постройки, беседки, бани. Для возведения жилых помещений обычно обустраиваются более долговечные фундаменты. Установка может производится как одиночно, так и группами по 3-4 столба в связке для повышения прочности и несущей способности.
Металлические сваи могут быть забивными или винтовыми, но чаще встречается второй вариант. Винтовой свайный столб представляет собой металлическую трубу, погружной конец которой выполнен в виде конуса с винтовой лопастью для завинчивания. Конусовидный наконечник может быть литым или приварным. Литые сваи более надежны и долговечны, так как у них нет сварного шва, прочность которого снижена. Стальное изделие обязательно проходит процесс обработки антикоррозийным покрытием, а в процессе монтажа полость трубы заливают бетоном. Срок службы такого фундамента может достигать до 400 лет.
Железобетонные сваи изготавливают из армированного бетона, на предприятии (забивные) либо непосредственно на участке (набивные).
Железобетонные забивные сваи.
По методу установки сваи разделяют на несколько категорий:
- Забивные. Установка производится при помощи специальной техники – сваебойных машин, вибропогружателей и оборудования, которое производит установку путем вдавливания столба в грунт. При использовании этого типа свайных столбов земляные работы могут не проводиться вообще, либо снимается только дерн.
- Винтовые. Устанавливаются путем вкручивания, вручную при помощи кабестана, либо, в массовом строительстве, с использованием спецтехники.
- Буронабивные. Монтаж представляет собой три этапа: бурение скважины, установка осадных труб с арматурой и бетонирование.
Ростверк – классификация и особенности
Один из вариантов ростверкового фундамента.
По материалу изготовления ростверки бывают:
- железобетонными заливными;
- деревянными;
- из готовых ЖБИ-изделий;
- металлическими.
По расположению относительно грунта:
- висячими (обустраиваются на некотором расстоянии от земли) ;
- мелкозаглубленными (погружаются в грунт на небольшую глубину);
- заглубленными (основательно погружаются в землю; выполняют не только связующие функции, но и участвуют в распределении нагрузок на грунт наравне со сваями).
Ростверковый каркас из бруса.
Чаще всего в строительстве используются висячие ростверки. Они приподнимают здание над землей, а монтаж отличается простотой и небольшой стоимостью.
Фундамент с заглубленным ростверком используют редко – по сути, он сам и его обустройство напоминает ленточный тип оснований, только укрепленный свайными столбами. Это значит, что процесс монтажа усложняется – рытье котлована, обустройство дренирующей песчаной подушки и т.д
Перед установкой свай проводятся подготовительные работы.
Этап 1 – Подготовительный
Включает в себя:
- геологические исследования;
- расчет последующих нагрузок и планировку расположения свай;
- составление проекта и необходимых чертежей.
Этап 2 – Подготовка территории
Разметка участка под свайный фундамент.
Включает в себя:
- очистка местности под постройку;
- снятие верхнего слоя почвы (при необходимости);
- разметка территории согласно планировке – отмечаются места расположения внутренних и внешних свай.
Этап 3 – Монтаж свай
Забивание железобетонной сваи в грунт.
Включает в себя:
-для забивных:
- установка столбов с помощью сваебойной техники;
- выравнивание надземной части столбов путем подрезания до нужного уровня.
-для буронабивных:
- бурение отверстий;
- установка труб и армирование;
- бетонирование.
Что это такое?
для устройства стержней используется сила удара
По мере погружения столб смещает почву в сторону, частично вниз и вверх. Таким образом стержень вытесняет некоторый объем грунта и уплотняет основание, что делает почву более устойчивой.
Забить сваи ручным способом невозможно. Для создания ударной нагрузки используют специальные гидравлические механизмы. Параметры свай выбирают с учетом особенностей грунта и суммарных нагрузок.
Чаще всего используют железобетонные стержни длиной от 3 до 10 метров. Забивная технология позволяет также применять деревянные и металлические сваи, но железобетонные конструкции отличаются более высокой прочностью и несущей способностью.
О том, что такое забивной свайный фундамент и какова его стоимость, можно узнать здесь.
Сфера применения
Свайно-забивное основание подходит для строительства таких сооружений, как:
- Малоэтажные жилые здания (каркасные, деревянные, кирпичные, частные дома из пенобетона).
- Хозяйственные постройки – гаражи, сараи, бани, беседки.
- Ограждения из камня, кирпича, металла, бруса и т.д.
- Инженерно-транспортные конструкции – эстакады, мосты.
- Промышленные постройки – цеха, ангары, склады.
Метод подходит для застройки сложных участков, а именно:
- С переувлажненными, нестабильными грунтами, в том числе на заболоченных местах.
- На песчаных и низкоплотных породах.
- При близком залегании подземных источников.
- На склонах, а также площадках со значительными перепадами высот.
Плюсы и минусы фундамента на забивных сваях
Преимущества технологии:
- высокая скорость монтажа (от одного дня);
- минимальная подготовка стройплощадки;
- можно использовать для различных типов ландшафта;
- подходит для большинства типов грунта и при любом уровне грунтовых вод;
- после монтажа свай можно сразу переходить к следующему строительному этапу;
- продолжительный период эксплуатации фундамента – от 100 лет;
- при необходимости сваи можно извлечь и повторно использовать.
К недостаткам забивного метода относятся:
- невозможность монтажа без привлечения спецтехники;
- один вариант гидроизоляции – добавка гидрофобных составов в бетонный раствор;
- потребитель не может проконтролировать качество бетона, армирования и гидроизоляции, которые заявлены производителем;
- большие финансовые и трудовые затраты при необходимости возведения подземных построек – подвала, цокольного этажа;
- трудности выравнивания свай на одном уровне;
- необходимость организации подъезда специальной техники к рабочему участку.
Расчёты
Целью расчётов является определение оптимального количества свай, которые бы обеспечили стабильное положение дома относительно грунтового основания.
Расчёт свайного фундамента из КТ состоит из нескольких этапов:
- определение оптимального веса дома;
- расчёт необходимой площади опоры;
- определение характеристик грунтового основания;
- количество и план расположения свай;
- расчёт длины КТ.
Определение оптимального веса дома
Также принимается во внимание максимальное количество людей могущих находиться в доме одновременно. Чтобы застраховаться от просчётов, полученный результат умножают на коэффициент надёжности (k = 1,1)
Необходимая площадь опоры
Сумму нагрузок делят на площадь дома, получая условную удельную нагрузку (кг/см2). Она должна быть меньше на 10 – 15% меньше сопротивления твёрдого грунтового основания.
Площадь дома делят на величину поперечного сечения канализационной трубы (0,02 м2), тем самым получают необходимое количество точечных опор.
Характеристики грунта
Свайный фундамент устанавливают в местах, где верхний пласт земли обладает слабой структурой (глинистые, пучинистые и болотистые почвы)
Поэтому важно опереть трубы на нижний твёрдый слой грунта
Сопротивление грунта можно узнать из вертикальной съёмки с привязкой к месту строительства. Документ хранится в отделе архитектуры и землеустройства местной администрации.
Помимо этого в данных геологоразведки указана глубина промерзания почвы и уровень грунтовых вод, что необходимо будет знать при расчёте длины сваи.
Количество и план расположения свай
После этого составляют план расположения свай, соблюдая следующие условия — опоры должны устанавливаться с интервалом не более 1,5 – 1,6 м, по углам периметра здания и в местах пересечения внутренних стен.
Это делается для того, чтобы нагрузку от дома равномерно распределить по всей длине ростверка.
Длина опор
Длину опор рассчитывают, исходя из:
- глубины промерзания почвы,
- уровня грунтовых вод,
- отметки нахождения твёрдого грунтового основания.
Также учитываю высоту наземной части трубы (минимум 300 мм).
Например, глубина промерзания составляет 300 мм, прочный грунт находится ниже на 100 мм, а уровень грунтовых вод ещё ниже — на глубине 1500 мм, то подземная часть сваи будет равна 700 мм. С учётом наземной высоты сваи длина КТ будет равна 1000 мм.
Важные особенности винтовых свай
Остановимся подробнее на основных особенностях и преимуществах винтовых свай. Их высокая универсальность обусловлена способом проникновения в грунт и сцепления с ним. Благодаря наличию резьбы с лопастями при ввинчивании свай не разрыхляется грунт. На вкрученную таким образом трубу не действуют сильные выталкивающие силы. Это обеспечивает надежность фиксации сваи и ее долговечность (до 100 лет эксплуатации).
Обычные столбы забора подвергаются воздействию выталкивающих сил. Вследствие чередования сезонного оттаивания и замерзания они колеблются вместе с грунтом. Поскольку это происходит неравномерно, зачастую происходит перекос забора с последующей деформацией. Для фундамента из винтовых свай подобные явления безопасны.
Винтовые свайные конструкции подходят для установки практически на любых типах грунтов: на болотистых, вечной мерзлоте и пр. Единственное требование в подобных случаях — использование большего заглубления. Основные типы винтовых свай поставляются длиной от 1 до 12 м, что легко решает указанную проблему.
Еще одна важная особенность винтовых свай — удобство их использования на участках с неровным рельефом. Благодаря этому можно быстро и без больших затрат установить фундамент там, где другие технологии применять весьма затруднительно или очень дорого. При завинчивании труб не происходит смещения и перемешивания почвенных слоев, что характерно для рытья траншей и монтажа забивных свай.
Существенным фактором является простота установки свай и высокая скорость их монтажа. Все работы можно выполнить самостоятельно. Для этого не требуется специальное оборудование. Ручным способом одна свая вкручивается примерно 30 минут. Для установки всех свай на участке достаточно одного-двух дней. Работы можно выполнять при минусовых температурах.
Сокращается не только срок выполнения работ, но и общая смета. Свайный фундамент обойдется примерно вдвое дешевле ленточного либо столбчатого. При необходимости винтовые сваи можно быстро и достаточно несложно демонтировать. При этом они не повреждаются, их можно использовать повторно.
