Краткая характеристика свайного фундамента
Свайный фундамент — это сваи, вернее группа свай, которые вверху объединены ростверками (балками) или специальными плитами.
Сваи — это длинные стержни, которые погружаются в почву. Сваи различают по типу создания.
Некоторые изготавливаются прямо в грунте в чуть наклонном или вертикальном положении. А некоторые сваи погружаются в уже готовом виде.
Чаще всего такой фундамент применяют, когда точка промерзания достигает полутора метров, а также при залегании в основании слабых грунтов.
Основные материалы для изготовления свай — это:
- дерево;
- металл;
- железобетон.
Форма сечения бывает самая разная:
- квадрат;
- круг;
- прямоугольник и другие подобные геометрические фигуры.
Сваи делятся и по типу давления на основания. Существуют сваи-стойки и сваи — трения. Первый вид передаёт основные нагрузки на твердую породу.
А сваи трения, которые окружены со всех сторон грунтами, передают нагрузку с помощью сил трения боковых поверхностей и благодаря сопротивлению грунта под нижними концами свай.
Чтобы возвести свайные фундаменты, применяют забивные, набивные и винтовые сваи.
Обратите внимание! Забивные и винтовые в почву погружают в готовом виде. А набивные изготавливают и монтируют в грунте.. Стоимость фундамента может составлять от 15% до 20% от всей стоимости дома
Стоимость фундамента может составлять от 15% до 20% от всей стоимости дома.
Забивные сваи: длина и материал
Изготавливают сваи их различных материалов:
Железобетонные сваи – самый распространенный вид свай.
Стальные сваи – как правило, винтовые.
Бетонные сваи
Деревянные – многие свайные сооружения в Санкт-Петербурге еще со времен Петра до сих пор стоят на деревянных сваях.
Грунтовые и комбинированные сваи встречаются редко.
Сваи, погружаемые забивным способом, как правило, не превышают 16 метров
Забивные сваи, длина которых больше – чаще всего погружаются с использованием комплексных методов и в большинстве случаев – составные.Внимание! Определить, сваи какой длины, вида и материала наиболее целесообразно применять на данном участке может только специалист-проектировщик
Плюсы и минусы
Фундамент из металлических забивных свай имеет множество преимуществ перед другими типами оснований:
- Монтаж возможен при любой температуре, времени года и климате.
- Металлические опоры не наносят вреда экологии, поэтому могут использоваться даже в заповедниках.
- Опоры из металла устанавливаются в самых сложных почвах.
К другим плюсам фундамента из металла относят малый вес конструкции, возможность глубокой установки до 90 метров, длительная эксплуатация.
К минусам конструкции можно отнести подверженность коррозии. Металлическая свая может проржаветь и разрушиться, если нарушена технология установки, почва обладает высокой агрессивностью или покрытие опоры от коррозии не обладает необходимым качеством.
Процесс доставки и монтажа
Железобетонные сваи монтируются с помощью мини-сваебойной установки. Они так и называются – забивные. Машина на гусеничном ходу самостоятельно передвигается по участку, работает при высоких и низких температурах, довольно-таки быстро монтирует опоры. Но для ее доставки на участок требуется специальная техника. Тем не менее, за одну смену с ее помощью реально установить около 40 железобетонных свай, то есть фундамент под дом.
Мини-сваебойной установка забивает железобетонные сваиИсточник kkzm.ru
Винтовые сваи монтируются ручным, электромеханическим способом или, при крайней необходимости, с помощью ямобура. Самый оптимальный вариант – это электромеханический монтаж. Сегодня его предлагает любая серьезная компания. Как это происходит? Винтовые сваи устанавливаются с помощью ручных гидравлических машин. То есть монтажное отверстие вставляется в редуктор, который создает крутящий момент. По сравнению с ручным способом электромеханический выгодно отличается показателями заглубления и скоростью монтажа.
О видах
Железобетонные забивные сваи бывают нескольких видов:
- квадратного сечения;
- квадратного сечения с круглой полостью;
- круглого сечения и сваи-оболочки;
- сваи-колонны;
- сваи-столбы.
Рассмотрим каждый из этих видов более подробно.
Сваи квадратного сечения
Являются наиболее востребованными. Могут иметь сечение 20х25 или 40х40 сантиметров. В длину могут достигать двенадцати метров. Сваи такого вида контактны с грунтами любого вида. Больше того, их даже применяют при работе с текучими грунтами, но при этом после забивки сам столб должен возвышаться над линией грунта не более, чем на два метра.
Однако эксперты отмечают, что опорная основа свай должна опираться на несущий слой грунта повышенной плотности. А размещать столбы на вечномерзлом грунте, торфяниках и на илистой почве. Также квадратные сваи не используют для возведения гидротехнических сооружений.
Сваи квадратного сечения с круглой полостью
Являются самыми дешевыми видами среди прочих забивных свай. Применяют их практически так же, как и обычные квадратные сваи. Но при этом они имеют меньшую жесткость. Ввиду того, что этот вид свай внутри полый, их нельзя применять при сильных изгибающих нагрузках. Армирование у полых свай продольное и может выполняться как с предварительным напряжением, так и без него.
Сваи круглого сечения и сваи-оболочки
Представляют собой конструкции, диаметр которых колеблется от 80 до 300 сантиметров. Они бывают цельными или составными. У составных моделей длина может достигать сорока восьми метров. У свай-оболочек нижняя часть открыта. За счет этого при погружении столба полость заполняется грунтом. Это позволяет увеличить несущую способность свайного элемента.
Сваи-оболочки используются для наземного строительства в сейсмически опасных районах, где фундамент будет подвергаться сильному воздействию.
Сваи-колонны и сваи-столбы
Сваи-колонны практически ничем не отличается от обычных свай с квадратным сечением. Главное их отличие заключается в том, что в грунт они погружаются не полностью. Верхняя часть остается на поверхности и используется в качестве опорной колонны, которая будет удерживать потолок первого этажа строения. Применять сваи такого вида разрешается лишь на грунтах с нормальными условиями.
А вот сваи-столбы представляют собой цилиндрические конструкции с диаметром в 80 сантиметров. Длина таких свай может достигать двенадцати метров. Сваи-столбы погружают в скважины, которые пробуривают заранее. Их диаметр должен быть больше, чем диаметр самой сваи. Свободное пространство между грунтом и сваей обязательно заполняется бетоном.
Конструкция и технические характеристики
имеют стержневую конструкцию квадратного или круглого сечения
Материал для их создания должен быть ударопрочным, крепким, устойчивым к воздействию агрессивных сред. Под эти характеристики сталь подходит идеально.
Металл более долговечен, чем древесина, и технологичнее, чем бетон.
Опора из металла может быть короткой, длинной или составной. Среди популярных конструкций различают колонны и конические, анкерные, корневидные сваи. Наиболее часто используемые опоры для строительства фундамента — конические.
Забивная свая состоит из стальных и чугунных труб, профиля или швеллера, с наваренным на окончание оголовком — специальным конусом, облегчающим процесс погружения в почву. Благодаря острому наконечнику, металлическая труба легко преодолевает различные типы грунта, включая болотистые участки и вечную мерзлоту.
Если грунт непрочный, в опорах вырезают отверстия либо приваривают специальные анкера для более прочной сцепки с почвой, а после установки внутренность сваи заполняют бетоном.
Производители дополнительно обрабатывают изделия, нанося антикоррозийное покрытие. Этот шаг позволяет продлить срок службы фундамента на пару десятилетий.
Особенности забивного фундамента из деревянных свай
Деревянные забивные сваи используются в тех случаях, когда подошва фундамента располагается ниже залегания грунтовых вод.
Деревянные забивные сваи.Обратите внимание! Для изготовления свайных столбов используются смолистые и устойчивые к гниению породы деревьев – сосна, дуб, ель, пижма, кедр и т.д.
Деревянные сваи чаще всего имеют ширину сечения от 25 до 30 см, а погружение в почву может достигать 12 метров. Конец, который погружается в почву, обязательно должен быть заострен. Если фундамент возводится на плотной почве, на заостренный конец надевается колпачок из стали. Наземная часть столба оформляется под наголовник или стальной бугель.
Различают три вида забивных деревянных свай:
- Одиночные (классические деревянные столбы, которые монтируются по одному).
- Пакетные (свая представляет собой несколько брусьев (обычно 3 или 4 шт.), составленных вместе).
- Сваи из клееного бруса (Основное достоинство этого вида – возможность изготовить свайный столб любой длины).
Фундамент под баню на лиственничных столбах.Это интересно! Технология изготовления клееного бруса заключает в себе склеивание высушенных и строганных досок. Для работы применяются био- и водостойкие клея, что повышает долговечность и эксплуатационные характеристики изделия.
Заглубление деревянного столба должно проходить на глубину не менее 1,2 метра. Обязательно учитывается уровень промерзания грунта – свая погружается ниже ее как минимум на 0,5 м.
Виды
В зависимости от материала, из которого изготавливаются забивные сваи, выделяют несколько видов.
Деревянные. Сваи из дерева обладают наименьшим запасом прочности, используются в частном домостроении под легкие срубы или каркасные дома. В качестве сырья используется лиственница, дуб, кедр и другие твердые породы, отличающиеся устойчивостью к воздействию влаги и смене температур. Конструктивно представляют собой опоры диаметром 20-40 см и длиной 3-8 м, обычно оснащаются стальным наконечником с обвязкой. В зависимости от климата и условий эксплуатации срок службы деревянных свай составляет не менее 50 лет.
- Стальные. Имеют чуть большую несущую способность, но применяются также редко. Как правило, они служат опорой под временные сооружения. Характерной особенностью является наличие конусообразного наконечника. Такая конусная металлическая свая похожа на винтовой аналог, однако не имеет лопастей.
- Железобетонные (ЖБ). Получили наибольшее распространение, в зависимости от размеров могут выдерживать вес в 10-60 тонн, срок службы достигает 150 лет.
ЖБ сваи, в свою очередь, различаются по следующим критериям:
в зависимости от способа армирования бывают с предварительно напряженной продольной арматурой (для песков, текучих песчаных и глинистых грунтов), предварительно напряженным поперечным армированием (для сжимаемых, кроме глиняных, грунтов), продольным армированием без предварительного напряжения (для глинистых, песчаных почв), а также сваи с квадратным сечением и круглой полостью внутри с предварительно напряженной или ненапряженной продольной арматурой;
- по форме различают сваи с круглым, квадратным, тавровым и полым сечением, а также цилиндрические и призматические;
- исходя из особенностей конструкции, выделяют сваи монолитные и сборные (составные);
- в зависимости от особенностей пяты – сваи с окованной или полой пятой и появившиеся относительно недавно сваи с уширенным основанием.
Самостоятельный монтаж
Для установки конструкции на сваях своими руками требуются определенные инструменты, материалы, а также предварительное выполнение расчета и составление проекта. Самостоятельно рассчитать параметры непросто, по этой причине лучше воспользоваться услугами специалистов.
Выбор свай
В зависимости от того, какой выбран метод погружения свай бетонных в почву, опоры также классифицируются. Выбирать определенные бетонные забивные модели следует, отталкиваясь от особенностей почвы, глубины внедрения опор в грунт, наличия инструментов и специальной техники. Если планируется монтаж основания на сваях ТИСЭ для тяжелого строения, опоры будут одни, если же проектируется лестница на мини сваях, тогда подойдут иные образцы.
Разметка участка
После завершения геологических изыскания и доработки деталей проекта, следует подготовить объект. Территорию под строительство требуется очистить от мусора, выровнять участок, произвести разметку будущего строения. Запланированное на чертеже положение свай размечают на площадке, применяя геодезические приборы, затем отмечают точки деревянными кольями, протягивая между ними веревку. Так получают габариты ростверка.
Бурение ям
Рисунок 4. Яма под сваю
Для копки скважины можно взять небольшой бур. Высота ямы должна быть не менее 1,5 м, диаметр может варьироваться — 15–40 см. Для придания конструкции устойчивости перед пучением грунта нижнюю часть скважины расширяют. Если основание выполняют самостоятельно, к буру нужно привязать строительный уровень — вертикаль постоянно контролируют, выполняя очередной оборот. Удаление опор должно быть не менее утроенной суммы поперечного сечения изделий. При диаметре 40 см, минимальный шаг равен 120 см. Все эти расчеты должны выполняться до момента начала бурения, когда сваи только устанавливают в почву.
Установка опалубки
Для сооружения опалубки можно взять доски или цементные трубы. Конструкцию устанавливают на слабых и сыпучих грунтах с целью недопущения разрушения стенок. Если почва имеет плотную структуру, то опалубку можно монтировать над поверхностью земли, чтобы получить оголовок. Каркасом выступает разный материал.
Изготовление каркаса
Перед тем, как залить сваю бетоном, ее требуется армировать. Подходят для этого металлические пруты диаметром 12 мм. Их соединяют на каждом метре вязальной проволокой. Чтобы связать опору с ростверком, арматурный каркас поднимают над уровнем сваи на 10 см, а затем края связывают, соединяя их с каркасом ростверка.
Заливка бетона
Даже собственноручно выполнить заливку свай совсем не сложно. Бетон готовят самостоятельно или заказывают готовый. Наполнение свай бетоном производят слоями, непременно их вибрируют либо уплотняют арматурой. Когда бетон застынет, сооружают опалубку ростверка.
Размеры и расчет
Обеспечить надежность фундамента позволяет точный расчет количества свай, диаметра их сечения и длины. При строительстве жилого дома в зависимости от типа почв используются железобетонные сваи с сечением 150-250 мм длиной от 3 до 10 м. Как известно, сваи должны опираться на твердые слои грунта – от этого зависит их длина.
Путем бурения геологической скважины устанавливаются особенности почвы, и определяется глубина залегания твердых слоев. Для расчета количества опор нужно знать массу дома. Например, глубина залегания твердых слоев на суглинистых почвах в среднем составляет 3,5 м, поэтому длина свай будет составлять 4 м.
Для подсчета веса дома нужно знать, сколько весит 1 куб. м материала, из которого он построен. В нашем случае это лиственница, 1 куб. м которой весит около 800 кг (узнать этот параметр позволяет специальная таблица, которую можно найти в свободном доступе для разных стройматериалов). Общая площадь дома – 60 кв. м. Общий вес объекта вычисляется произведением этих показателей. В итоге получается 50 тонн.
К этому весу следует прибавить массу ростверка, перекрытий, отделочных и прочих материалов. Вычисляя по объему, получаем еще 80 тонн. Следует прибавить 10 тонн на мебель и оборудование, используемое в доме при эксплуатации.
Сложив получившиеся показатели, получается 140 тонн. Около 30% от веса закладывается дополнительно для прочности, поэтому общий вес дома получится равным 182 т.
Свая длиной 4000 мм в зависимости от типа почв выдерживает нагрузку в пределах 10-40 тонн. Если взять усредненное значение в 20 тонн, то на строительство деревянного дома площадью 60 кв. м потребуется 9 свай.
После того как проведены расчеты, составляется схема забивки свай. Они обязательно должны приходиться на углы зданий, в местах пересечения несущих элементов.
Сечение сваи также определяет ее прочностные и несущие способности. Например, свая с сечением 150х150 мм рекомендована для сезонных построек, бань. Аналог с сечением 200х200 мм может применяться под строительство одноэтажных деревянных или каркасных домов. Для более внушительных объектов в 2-3 этажа, а также выполненных из строительных блоков или кирпича, требуются опоры с сечением 300х300 мм.
Для каких домов подходит фундамент на забивных сваях
Забивные сваи являются конструктивным элементом различных типов фундаментов, а также применяются как отдельный самостоятельный вид фундамента. Все зависит от типа дома и параметров грунтов.
В обязательном порядке рассчитывается нагрузка каждой постройки и проектируется фундамент исходя из несущей способности грунтов и веса будущей постройки.
Свайный фундамент с обвязкой.
Вне зависимости от типа фундамента, или в случае, когда забивные сваи выполняют роль самостоятельного фундамента, расчет фундамента производится таким образом, что общий суммарный вес дома с запасом должны нести именно забивные сваи.
Всевозможные типы обвязок, будь то ростверк, плита или брусовые и швеллерные обвязки, в большинстве случаев выполняют лишь связующую функцию и помогают равномерно распределить нагрузку между сваями.
Фундаменты на сваях выдерживают нагрузки домов из любых материалов:
- брус;
- кирпич;
- газобетон;
- керакам и т.д.
Особенности опор для фундаментной конструкции
Железобетонные ленты уместны в том случае, если по проекту терраса будет иметь большой вес. Нагрузка конструкции может увеличиться из-за массы колонн, навеса, основного строительного материала, мебели и т.д.
Ленточный фундамент отличается прочностью и надежностью, но его строительство предполагает значительные материальные, временные и трудовые затраты.
Гораздо проще использовать под основание свайные элементы, которые характеризуются экономичностью, эффективностью и простотой монтажа.
под легковесные постройки широко используются металлические винтовые сваи
Одно из преимуществ винтовых свай – эффективность применения на грунтах с низкой точкой промерзания и высоким залеганием подземных источников.
Разновидности ЖБ-свай по типу сечения
Забивные железобетонные сваи применяются для строительства одноэтажных и многоэтажных жилых домов, производственных и сельскохозяйственных зданий, складских помещений, мостов, эстакад, причалов, пирсов и т.д. От типа строения во многом зависят конструктивные особенности забивных столбов.
Классификация ЖБ-свай
Сваи квадратного сечения. Сторона квадрата может колебаться от 25 см до 40 см. Самая распространенная разновидность в наземном строительстве, особенно в частном. Не подходят для возведения оснований под гидротехнические объекты (пирсы, причалы, мосты), зато применимы практически на любом типе грунта, вплоть до текучих.
Существует еще одна разновидность квадратных свай, так называемые сваи-колонны. Их особенностью является то, что нижняя часть такого столба погружается в землю, а верхняя поддерживает потолок первого этажа здания. То есть является колонной.
- Квадратные сваи с полостью. Такие столбы имеют пустое пространство круглой формы внутри тела. Это позволяет снизить вес изделия и расход бетонной смеси, а, следовательно, и материальные затраты. Отличаются чуть меньшей прочностью, чем аналоги сплошного сечения, поэтому не применяются на почвах, склонных к повышенным изгибающим воздействиям.
- Полые сваи круглого сечения. Бывают двух типов – с закрытой подошвой и с открытой. Сваи с открытой стопой, так называемые сваи-оболочки, используются в сейсмически неустойчивых районах – при погружении, внутрь такого столба набивается почва, увеличивая его устойчивость и сопротивление выдавливанию. Столбы с закрытой подошвой используются чаще всего при возведении автодорог.
Плюсы и минусы фундаментов на забивных сваях
Этот вид фундамента очень распространен, он позволяет возводить высотные конструкции (до 60 метров), а также строить многоэтажные жилые дома, так как обладает самой высокой несущей способностью из всех разновидностей фундаментных оснований. Обусловлено это тем, что при погружении забивным методом, почва в месте установки не только не повреждается, но и дополнительно утрамбовывается. А чем прочнее земляной пласт, тем выше его несущая способность и устойчивость основания под застройку.
Основные преимущества фундамента на забивных сваях
- Имеет максимальную несущую способность.
- Очень быстро строится.
- Позволяет устанавливать опоры с большой длиной боковых поверхностей.
- Упираясь своим основанием в прочные скальные породы, свая передаёт им несущую нагрузку.
- Такой вид фундамента применяется при строительстве частных домов с несколькими этажами.
- Этот фундамент обеспечивает высочайшую прочность изделию. Согласно ГОСТу, бетонные сваи по своей прочности определяются не менее 200 кгс/ см2. Это означает, что нагрузка в 125 тонн будет выдержана самой слабой опорой. К примеру, стальными сваями удерживается нагрузка, которая не превышает 20 тонн для одной опоры.
- Обладает хорошей влагостойкостью, может выдержать большое давление воды (более 2 МПа). Деревянные сваи (лиственница), при их заглублении ниже, чем уровень грунтовых вод, устойчивы к влажности, и могут «стоять на века».
Минусы фундамента с забивными сваями
- Минусом фундаментов с забивными сваями, является высокая стоимость производимых работ, а также плата за взятое в аренду пневматическое оборудование.
- Умеренная устойчивость к морозам. Бетонные сваи выдерживают 50 циклов замерзания, с последующим оттаиванием. При использовании во время производства особого морозостойкого сорта бетона, можно увеличит этот показатель до значения в 150 циклов. Но, стальные сваи выдерживают перепады бесконечно, без ограничения во времени.
- При погружении свай в грунт наблюдается значительный уровень шума, который предусмотрен технологией производства.
- Большой вес ЖБИ-изделий. А это добавляет сложностей в транспортировке, погрузке, разгрузке, установке. Все это требует затрат на спецтехнику.
- Часто нее подходят для установки в городских условиях, так как вибрационные нагрузки на почву могут нанести вред близлежащим постройкам, коммуникационным магистралям. В таких случаях применима технология обустройства набивных свай.
- Невозможно произвести монтаж на объектах с ограниченным пространством, так как необходимо место для складирования самих свай, маневрирования сваебойной техники. На подобных участках чаша весов также склоняется в пользу буронабивной технологии.
Относительно стоимости забивных свай следует отметить, что цена будет напрямую зависеть не только от размеров выбранных вами свай, но и от применяемых при их изготовлении конструкционных материалов (бетонные, стальные, деревянные сваи).
Заключение
Для строительства фундамента под террасу в большинстве случаев используют свайное основание, при этом выбирают между буронабивными, винтовыми и забивными опорами.
Свайно-винтовое основание отличается экономичностью и простотой монтажа. Несущей способности таких опорных элементов достаточно, чтобы выдержать вес небольшой по площади террасы.
Перед монтажными работами анализируют геологические особенности участка, рассчитывают суммарные нагрузки и подбирают нужное количество свай. Следуя требованиям из нормативной документации и последовательности технологических операций, можно возвести надежный и крепкий фундамент под террасу.
