СТАТЬИ О СТРОИТЕЛЬСТВЕ И РЕМОНТЕ

Все категории(54)

Фундамент частного дома. Часть 2: Свайный фундамент

Добавлена: 12 Марта

В общем виде свайные фундаменты состоят из отдельных свай, погружённых в грунт и объединенных по верху железобетонными или бетонными балками или плитой (ростверками).

Схема свайного фундамента: а – свая, б – ростверк.

Его применение оправдано в тех случаях, когда на слабый, осыпающийся грунт, обладающий малой несущей способностью, необходимо передать большие давления от здания. Устойчивость здания обеспечивается путём передачи усилия на более плотные слои грунта, залегающие в глубине и жесткой конструкцией, за счет устройства ростверка. Более подробно о предпосылках применения свайного фундамента см. ниже.

К достоинствам свайных фундаментов относится малая осадка здания, малый расход бетона.

Обоснованность применения свайных фундаментов в частном строительстве

Мотивы для устройства свайного фундамента:

наличие на участке относительно слабых слоев грунта (в верхней части), к которым можно отнести:

- текучепластичное состояние суглинков и глин;

- лёссовые грунты, размокающие от воды и теряющие прочность;

- плывуны – сильно насыщенные водой песчано-глинистые грунты;

- грунты растительные – почвы с содержанием 1 ...20% перегноя, торфа;

- грунты заторфованные, илистые, сапропели, грунты мокрых солончаков.

устройство свайных фундаментов в несущих (плотных) грунтах с целью сокращения объемов работ по выемке грунта, экономии бетона, обеспечения минимальных сроков строительства, оптимизации трудоемкости работ.

При этом исключается потребность в отрывке котлована, траншеи, складировании и вывозе вынутого грунта, технологической операции обратной засыпки пазух и т. п. Например, для установки одной сваи длиной 3 метра и диаметром 300 мм, необходимо произвести земляных работ по выемке грунта объемом 0,2 куб. метра (при помощи бура). А в варианте устройства ленточного фундамента, объем земляных работ значительно больше и зависит от ширины подошвы фундамента;

проведенные расчеты ленточного фундаменты показывают слишком большую ширину фундамента, например больше 1,5 м. В этом случае целесообразно применить свайный фундамент. Это позволит значительно сократит расход строительных материалов;

Конструктивное исполнение свайных фундаментов достаточно разнообразно и зависит от следующих факторов:

какой тип свай будет применен;
какой способ изготовления свай будет применен, и как они будут погружаться в грунт;
как будут расположены сваи под строящимся зданием;
от физики работы свай в грунте (сваи-стойки или висящие сваи);
какая конструкция ростверка будет применена.

Чтобы изготовить свайный фундамент необходимо задействовать специальную строительную технику. Это весьма затратно и проблематично для индивидуального строительства эконом класса. Учитывая это, рассмотрим те конструкции свайных фундаментов, которые приемлемы рядовому индивидуальному застройщику.

Принципиальная схема буронабивного фундамента (по технологии ТИСЭ): 1.Фундаментная свая. 2. Каркас из арматуры для ростверка. 3. Железобетонный ростверк. 4. Сваи внутренние под внутридомные стены.

Классификация видов свай для загородного строительства

Сваями представляют собой достаточно длинные стержни из различных материалов, заглубленные в грунт. Они могут быть изготовлены заранее или непосредственно прямо в грунте. Кроме этого, сваи рассматриваются по материалу, из которого они изготовлены, их геометрии, каким способом их погружают в грунт, характеру взаимодействия с грунтом и т.п. Как правило, в индивидуальном загородном строительстве, длина свай не превышает 6 м. Более подробно.

Виды свай в зависимости от способа их погружения в грунт:

забивные сваи. Их погружают в грунт без его выемки. Для этого существуют специальные строительные механизмы (вибрационного и вдавливающего действия устройства), что весьма затратно;
набивные (буронабивные) сваи. Они бывают бетонные и железобетонные и устраиваются в грунте укладкой бетона в предварительно пробуренные скважины, без армированием или с армированием;
буровые сваи. Это железобетонные сваи, устраиваются в грунте установкой в предварительно пробуренных скважинах железобетонных конструкций;
сваи винтовые. Утрированно представляют собой форму большого сверла. Они погружаются в грунт вращением при помощи специальных машин (кабестанов), что весьма затратно:
короткие стальные винтовые сваи. Это новое слово в загородном строительстве. Такая свая состоит из металлической трубы с приваренными у основания винтовыми лопастями. Профиль лопастей рассчитан так, что при завинчивании в грунт, последний не разрыхляется, а наоборот уплотняется. Завинчивание свай в грунт возможно вручную. Более подробное их описание требует отдельной публикации.

Пример свай: а – из хвойных пород дерева, б – сплошного сечения железобетонная, в – полая железобетонная, г – винтовая из стали, д – бетонная набивная бетонная, где 1 – бетонная смесь, 2 – металлическая труба, 3 – верхний уровень бетона.

В основном, в индивидуальном строительстве используются сваи вариантов а, б, г, д.

Короткие стальные винтовые сваи.

В современном загородном строительстве является прогрессивным вид буронабивных свай с расширением у подошве выполняемых по технологии ТИСЭ. Эта технология позволяет реально выполнить свайный фундамент собственными силами при минимальных материальных затратах. Более подробное описание этой технологии требует отдельной публикации.

По характеру взаимодействия свай с грунтом их подразделяют:

сваи-стойки. Они передают давление от здания на несущий прочный грунт, который находится под слабым грунтом, прорезав его;
висячие сваи. За счет трения боковых стенок сваи по всей высоте с грунтом, воспринимают нагрузки от здания.

В практике, как правило, сочетаются эти два характера работы любой сваи.

Виды свай в грунте:

а — висячие сваи; б — сваи-стойки: 1 — плотный известняк;

2 — суглинок илистый пластичный; 3 — или; 4 — илистый песок;

5 — торф; 6 — растительный слой

Какой из этих видов свай применить в конкретном случае, зависит от геологии грунта:

сваи-стойки подходят при глубине залегания прочного грунта на уровне, не превышающем длины сваи. Фундаменты на сваях-стойках практически не подвержены осадкам;
при нахождении прочных грунтов на большой глубине, могут быть применены висячие сваи.

Расстановка свай в фундаменте может быть в вариантах:

свай одиночных. Это подходит для отдельно стоящих опор;
лент свайных. Для стен зданий чтобы обеспечить распределенную по всей длине нагрузку на грунт. Это могут быть сваи с расположением в один, два ряда и более;
кустов свайных. Приемлемы под каждую колонну здания в варианте каркасного несущего остова здания.

При строительстве частных домов, в основном, применяют варианты, как одиночных свай, так и свайных лент различной рядности.

Применяемые материалы для изготовления свай:

бетон, железобетон. Это популярный и доступный строительный материал, тем более он обладает большой долговечностью (более 100 лет эксплуатации). Еще одно преимущество — бетонные сваи можно изготавливать непосредственно на стройплощадке;
сталь. Сваи изготавливаются из различных стальных профилей или труб выпускаемых промышленностью. Однако их использование проблематично по ряду причин:
для монтажа свай больших размеров требуется крановое оборудование;
повышенный расход металла;
требуется высококачественная антикоррозионная обработка свай;
дерево. Сваи из дерева изготавливаются из прямых, очищенных от коры и сучьев бревен (диаметром 22…34 см). При этом используются твердые породы хвойных деревьев. Эти сваи подвержены гниению, поэтому срок их эксплуатации ограничен. Однако деревянные сваи нельзя исключать из применения. Сейчас существует большое количество современных химических средств для обработки древесины против гниения, применяя которые можно продлить жизнь сваям.

Выводы. Для частного строительства наиболее приемлемыми сваями являются: железобетонные сплошные, малые стальные винтовые, набивные железобетонные по технологии ТИСЭ.

По способу погружения свай в грунт предпочтительными являются буронабивные сваи. Для легких загородных домов оптимальным вариантом расположения свай, является ленточное расположение. Применение свай - стоек или висячих свай, зависит только от грунта.

Варианты ростверков свайных фундаментов

Ростверк (балка, плита) — строительный элемент который объединяет все сваи фундамента по оголовкам, что обеспечивает равномерную передачу нагрузки от здания на грунт и придает необходимую жесткость фундаменту. Ростверки различают по видам: монолитные; сборно-монолитные и сборные. Сборные железобетонные и монолитные ростверки являются наиболее приемлемыми для индивидуального строительства.

Ростверки также делятся на высокие и низкие. Низкий ростверк устанавливается на уровне или ниже уровня грунта и передает часть нагрузки от здания непосредственно на грунт. Высокий ростверк все нагрузки от здания передает непосредственно на сваи.

Схема свайных фундаментов с установкой низких и высоких ростверков:

а,б - низкий ростверк; в - высокий ростверк.

Некоторые ограничения по устройству свайных фундаментов

Необходимо обращать внимание по ограничению применения свайных фундаментов:

фундаменты не приемлемы в подвижных грунтах в горизонтальном направлении. Это касается набухающих просадочных грунтов. Фундаменты, устроенные в них обладают недостаточной устойчивостью к опрокидыванию всего здания. В этой ситуации необходимо устройство массивного, жесткого железобетонного ростверка.
характеристики грунтов можно определить лишь лабораторными исследованиями, после проведения тщательного, детального инженерно-геологического исследования участка;
при необходимости устройства цоколя возникают некоторые сложности. Необходимо пространство между сваями заполнять каким-либо материалом (выполнить забирку), а это требует дополнительных материальных затрат.

Это только несколько примеров по ограничению, остальные изложены выше в тексте статьи.

Несколько реальных примеров устройства свайного фундамента в частном строительстве

Пример 1. Необходимо построить двухэтажный дом с кирпичными стенами. По данным геологических исследований выяснилось — верхний слой грунта глубиной до 3 метров, состоит из илистых пород и включает торф. Ниже этого слабого слоя находится плотный песок. Проведенные расчеты показали, что из-за низкой несущей способности илистых грунтов, ленточный или столбчатый фундаменты возвести не предоставляется возможным. Был предложен вариант свайного фундамента. Выбрали сваи-стойки с опорой на песок. Сваи погружались через слабые грунты в плотный песок с заглублением в него на 1,0 метр. В результате был возведен прочный, надежный и долговечный фундамент.

Пример 2. Одним из требований заказчика было следующее — обеспечить возможно минимальные расходы строительных материалов на устройство фундамента. Геологические исследования показали, что имеющиеся грунты, уверенно и даже с запасом, выдерживают нагрузку от дома в вариантах ленточного или столбчатого фундаментов. Учитывая требования заказчика, был предложен вариант буронабивных свай, который и был выполнен. В результате был получен прочный, качественный, долговечный фундамент при этом получена весьма значительная экономия бетона, древесины при минимальных объемах земляных работ.