Буронабивные сваи, применение, конструирование.

Приступая к строительству загородного дома, требуется заранее определиться с его конструкцией, габаритами и, конечно же, фундаментом. Вариантов существует множество, и тут важно не ошибиться. Одним из них является буронабивной фундамент. Он представляет собой разновидность свайного основания.

МОНТАЖ БУРО НАБИВНЫХ СВАЙ В СКАЛЬНЫХ ГРУНТАХ

В некоторых случаях используется свайный тип фундамента с опорой на скальные грунты

Зачастую перед проектировщиками стоит задача перенесения на грунты основания нагрузок, превышающих расчетный коэффициент сопротивления. В этом случае используется свайный тип фундамента с опорой на скальные грунты. Заглубление может достигать 42 м от поверхности, при этом расчетная нагрузка составляет до 30 МИ. Нормативный документ для определения расчета свай с опорой на скальные грунты – СНиП Несущая способность определяется прочностью грунта на одноосное сжатие под нижним концом определенного диаметра тела сваи. В случае повышенного заглубления элемента, расчет несущей способности рассчитывается по коэффициент, принимающему во внимание уровень заглубления. Таким образом, учитывается сопротивление боковой поверхности свайного тела.

Практически доказано, что прочностные показатели массивов скальных пород, определяемые трещиноватостью, шириной раскрытия трещин и другими факторами, всегда являются ниже показателей прочности грунта на одноосное сжатие. Кроме того, практическим путем выяснено, что при строительстве фундамента на буронабивных сваях, зачистить дно скважины от породы не всегда возможно, поэтому коэффициент несущей способности определяется показателями сопротивления по боковой поверхности. В этом случае свайный элемент работает как «висячий».

Таким образом, сваи в грунте скального характера организовываются по образцу «висячих» или с висячим ростверком. Данный фундамент представляет собой ростверк из сборной или сплошной ж/б ленты, связывающий свайные элементы по оголовьям. Свая не упирается в грунтовые массы, из-за чего не испытывает влияния сезонных подвижек. В это же время опорный элемент полностью принимает на себя основную нагрузку несущих стеновых панелей, равномерно распределяя массу по поверхности и передавая ее на тело свай.

Важно! Лента ростверка должна располагаться на расстоянии 15-30 см от дневного края грунта.

Вне зависимости от строительства основания на коротких или длинных сваях, постепенный процесс потери несущих качеств развивается с одинаковой интенсивностью. Однако, короткие сваи «висячего» типа менее подвержены касательным напряжениям боковой поверхности, что повышает срок эксплуатации фундамента.  Неравномерность касательных напряжений боковой поверхности длинных свай приводит к быстрому их износу.

Плюсы и минусы

Как и любое основание, свайный буронабивной фундамент имеет свои достоинства, которые и делают его популярным. К основным плюсам такого основания относятся:

  • • финансовая выгодность;
  • • возможность строительства на любом типе грунта;
  • • высокая скорость работ;
  • • возможность самостоятельного возведения.

К сожалению, помимо достоинств у буронабивного фундамента можно найти и недостатки; вернее один, но существенный в некоторых случаях минус. Дело в том, что при свайном фундаменте невозможно легко оборудовать подвал, а из-за этого и произвести качественное утепление дома со стороны основания.

В том случае если проживание планируется круглогодичное, а минусовые температуры не редкость – правильнее возвести свайно-ленточный фундамент.

Как сконструировать буронабивную сваю

Буронабивные армированные сваи для промышленного и гражданского строительства конструируют с поперечным сечением в виде окружности. Диаметр окружности взаимосвязан с длиной сваи расчётом на проектирование сваи с типом работы «висячий стержень в грунте». Конструктивная длина сваи – это вертикальный отрезок, который равен разнице между нижней отметкой ж/б ростверка и проектируемой отметкой обреза сваи по низу. Марка бетона, заглубление сваи в ж/б ростверк, класс рабочей продольной арматуры и поперечной арматуры определяется по расчёту.

Пример конструктивного определения диаметра сваи: допустим, что наружная кирпичная стена здания толщиной 510мм, значит ж/б ростверк следует принимать кратно 100мм, т.е. 600мм шириной. Из полученного значения вычитаем минимальное значение анкеровки конструкции сваи с конструкцией ростверка с обеих сторон по 100мм и получаем: 600мм-100мм-100мм=400мм. Значит, минимальный диаметр сваи для начала расчёта равен D=400мм.

Читайте также:  Возведение столбчатого фундамента своими руками

Ж/б свая имеет вид пространственного вертикального цилиндра. Если мысленно сделать сечение вдоль длины ж/б ростверка, который имеет вид многопролётной балки, то получим разрез в виде прямоугольника «в плоскости действия усилий», внутри которого присутствуют напряжения от изгибающего расчётного момента и поперечной расчётной силы.

Если мысленно сделать сечение поперёк длины ж/б ростверка, т.е. поперёк наружной стены здания, то мы тоже получим прямоугольный разрез, но уже «из плоскости действия усилий», в сечении которого уже будут отсутствовать напряжения от изгибающих моментов и поперечных усилий.

Все пространственные ж/б конструкции собираются из пространственных каркасов, и буронабивная свая не исключение. Рабочая арматура внутри которой располагается как «в плоскости действия усилий», так и «из плоскости действия усилий», где расчётное статическое напряжение при проектировании отсутствуют.

Как сконструировать буронабивную сваю

У сваи с поперечным сечением в виде окружности – ядро сечения тоже будет представлено в виде окружности, размеры которого находятся по расчёту. Внутри ядра сечения действуют напряжения только одного значения, по отношению к свае – это сжатие, по тому, что она расположена в грунте, а наружная стена давит на сваю от верха к низу через ж/б ростверк, поэтому внутри сваи будут усилия сжатия, а сама эпюра напряжений будет трапециевидной.

Арматурный каркас сваи.

Следовательно, каркас из арматуры будет в виде окружности. А продольные стержни каркаса будут находиться в промежутке между внешней гранью круглого ядра сечения, и внешней гранью ж/б сваи, т.е. в той зоне бетона, где преобладают растягивающие напряжения. Это связано с тем, что бетон является искусственным камнем, который слабо работает на растягивающие усилия, а арматурная сталь компенсирует на себя все эти издержки.

Распределение рабочего армирования в изгибаемой зоне бетона требует её равномерного распределения по площади всего поперечного сечения. Защитный слой в данной комплектации обеспечивает высокий срок службы ж/б элемента, но при этом съедает часть растянутой зоны. Более подробно об армировании бетона и расчёте арматуры Вы можете прочитать в специальной статье: расчёт армирования бетона.

После сборки каркаса, он как самостоятельный элемент ставится в проектное положение внутри пробуренной полости в грунте, затем приводится в вертикальное положение и крепится фиксирующими элементами с последующей заливкой бетонным мелкозернистым раствором.

Строим свайное основание самостоятельно

Когда домовладелец строит буронабивные сваи с ростверком, технология этого процесса будет следующей:

Строим свайное основание самостоятельно
  • по произведенным расчетам на участке делают разметку, вбивая колышки и натягивая между ними нить или леску;
  • по разметке роют траншею глубиной не более 40 см, после чего в ней отмечают точки монтажа железобетонных свай;
  • используя бур, в отмеченных точках роют скважины;
  • в скважину вставляют гидроизоляционный материал – рубероид, сложенный цилиндром в два слоя и смотанный проволокой;
  • если при бурении была использована обсадная труба, ее заливают бетонной смесью, а следом вставляют арматурный каркас так, чтобы он был полностью скрыт в бетоне со всех сторон не доставал до дна ямы, ее боковых сторон). Для соединения ростверка с опорой арматура должна выходить на несколько сантиметров (от 3-5 см до 35 см) в пространство вырытой траншеи. Можно также сначала установить арматуру, а затем заливать ее бетоном;
  • если бетон подавался не под давлением, его уплотняют строительной виброустановкой;
  • ростверк – это лента из железобетона, соединяющая верхние части установленных свай. Для его создания в глубину вырытой траншеи монтируют каркас из арматуры, затем ставят опалубку и заливают пространство бетоном;
  • ростверк покрывают пленкой в холодную погоду, в жаркое время года его в первую неделю обильно поливают водой;
  • спустя месяц конструкция будет полностью готова к продолжению строительства.

Пошаговая инструкция монтажа буронабивного фундамента:

Бурение скважин и установка обсадных труб

  • предотвращение осыпания стенки скважины;
  • гидроизоляция бетонных свай;
  • упрощенный монтаж армокаркаса;
  • более простая заливка бетоном.

Применение обсадных труб также имеет недостатки:

  • увеличение объема работ;
  • удорожание фундамента.
Пошаговая инструкция монтажа буронабивного фундамента:

При использовании обсадных труб изделия погружаются в скважину вдавливанием или забиванием при помощи кувалды. Труба должна устанавливаться внутри скважины строго вертикально. Положение контролируется строительным уровнем. Допустимое отклонение для трубы 2 м составляет не более 1 см в сторону. Зазор между стеной скважины и обсадной трубой засыпается грунтом.

Читайте также:  Как сделать опалубку для фундамента своими руками

Армирование буронабивных свай

Вязка арматурных каркасов осуществляется при помощи отожженной проволоки сечением 1-5 мм. Для фиксации стержней лучше всего подходят хомуты или пластиковые трубки 90 мм. Каркас изготавливается при помощи армогиба или вязального пистолета следующим образом:

  • арматура обрезается до нужной длины
  • монтируются держатели для продольных стержней;
  • 4 или 6 стержней располагаются в пространстве при помощи держателя;
  • монтируются вертикальные стержни с выбранным шагом при помощи проволоки и хомутов.

Для армирования буронабивных свай нельзя использовать арматурные отходы, а также ржавую и грязную арматуру.

Пошаговая инструкция монтажа буронабивного фундамента:

Бетонирование буронабивных свай

Для бетонирования применяется бетон класса В22,5. Для легких построек допускается использование бетонной смеси класса В15…17,5. Бетон по составу и физико-механическим свойствам должен соответствовать ГОСТ , , и При самостоятельном изготовлении бетонной смеси необходимо точно соблюдать рецептуру.

Оптимальный вариант — заказ готового бетона с доставкой. В этом случае целесообразно заказать АБС с рукавом нужной длины, по которому смесь будет подаваться в скважины. Также учтите, что на бетонирование каждой сваи уходит 10-20 минут, а время бесплатной стоянки АБС составляет 1 час. За время, которое миксер проведет на вашем участке сверх этой нормы, придется доплатить отдельно.

Заливка производится путем подачи бетона в устье скважины через опущенную вниз воронку. Бетон подается в скважину порциями: когда образуется пласт 30-50 см необходимо остановить заливку и произвести виброутрамбовку. Затем заливается и утрамбовывается следующая порция. Оголовок сваи формируется путем заливки обсадной трубы до верхнего края. Бетон застывает в течение 7-10 суток.

Устройство пяты — основания буронабивной опоры.

Пята — уширение основания сваи, которое позволяет повысить несущую нагрузку на 5-10%. При обустройстве свайного основания своими руками сделать уширение можно одним из двух способов:

  • распирание грунта в устье скважины усиленной трамбовкой с последующей заливкой бетонной смеси;
  • использование обсадной трубы с уширением снизу.
Пошаговая инструкция монтажа буронабивного фундамента:

В первом способе невозможно оценить качество полученной пяты, а во втором существенно увеличивается трудоемкость за счет бурения более широкой скважины. В большинстве случаев при строительстве частного дома даже большой массы делать уширение нецелесообразно.

Обрезка обсадных труб и арматуры

Обрезка производится болгаркой. Стержни арматуры должны выступать из оголовка сваи, но быть равными по высоте. При помощи выступающей арматуры будет осуществляться связка свайного фундамента с наземной частью.

Расчет ростверка

Рассчитать параметры ленты такой конструкции, как свайный буронабивной фундамент, также несложно. Ширина ее должна быть равна сечению столбов. Также при выборе этого параметра обращают внимание на толщину стен. Ширина ростверка не должна быть меньше них более чем на 1/3. Ось ленты прокладывается таким образом, чтобы она совпадала с осью стены. Если сооружение легкое, высота ростверка должна быть равной его ширине или чуть больше. Такая лента подойдет для фундаментов каркасных и рубленых домов. Высота ростверка под тяжелые здания – кирпичные или бетонные – не должна быть менее 1,5 размера его ширины.

Самостоятельный монтаж железобетонной обвязки.

Перед обустройством ростверка необходимо восстановить демонтированные для монтажа свай базисные линии на обноске. Бечевка в данном случае натягивается по верхнему горизонтальному поясу, отвечающему за уровень ростверка.

По контурам обвязки устанавливается опалубка из дерева. Первоначально нужно установить U-образные несущие элементы из бруса между буронабивными сваями, после чего сбитыми в щит досками обшивается наружный контур опалубки.

Самостоятельный монтаж железобетонной обвязки.

Свайный фундамент своими руками.

Рис. 2.0. Несущие конструкции и боковой щит опалубки.

Далее устанавливается стенка по внутреннему контуру опалубки и подготавливаются доски на нижний пояс. В них нужно вырезать болгаркой посадочные гнезда в местах расположения буронабивных свай.

Опалубка свайного фундамента своими руками.

Самостоятельный монтаж железобетонной обвязки.

Рис. 2.1. Нижний пояс опалубочной конструкции.

После формирования стенки опалубки укрываются гидроизоляционным материалом и начинаются работы по установке армокаркаса. На выступающей из свай арматуре фиксируются горизонтальные стержни, поднятые на 5-ти сантиметровую высоту, к которым привариваются предварительно подготовленные прямоугольные хомуты.

Армирование свайного фундамента своими руками.

Рис. 2.2. Стыковка арматурных каркасов свай и ростверка.

Самостоятельный монтаж железобетонной обвязки.

Боковые контуры хомутов в данном случае выполняют функцию поперечного армирования. Количество продольных поясов выбирается исходя их ширины ростверка, для обвязки стандартной ширины в 40 см. используется 4 пояса.

Читайте также:  Как утеплить пол в деревянном доме на винтовых сваях

Важно. каждая сторона арматурного каркаса должна размещаться на расстоянии в 5 см. от стенок опалубки, поскольку при выходе арматуры из бетонного тела каркас будет подвергаться ускоренной коррозии.

Верхний контур продольной арматуры приваривается к поперечным хомутам. Особое внимание уделите укреплению угловых соединений — перекрестная стыковка тут не допускается.

Армирование свайного фундамента своими руками.

Самостоятельный монтаж железобетонной обвязки.

Рис. 2.3. Правильное армирование углов обвязки.

Правильная стыковка углов выполняется согласно нижеприведенной схеме — Г-образные усиления нужно использовать как на нижнем, так и на верхнем поясе продольной арматуры.

Свайный фундамент своими руками.

Рис. 2.4. Схема соединения угловых частей армокаркаса.

Самостоятельный монтаж железобетонной обвязки.

После установки армокаркаса в опалубку на внутренней поверхности ее стенок делаются высотные отметки, по которым определяется уровень заполнения формы бетоном. Для заливки обвязки рекомендуем применять товарный бетон, закупленный в необходимом количестве (промежуточное отвердевание слоев тела ростверка не допускается, так как оно приводит к уменьшению итоговой прочности конструкции).

Свайный фундамент своими руками.

Рис. 2.5. Заливка ростверка бетоном.

По завершению заливки бетон необходимо проштыковать арматурой (чтобы удалить из смеси полости воздуха) и укрыть опалубку клеенкой. В процессе отвердевания, которое происходит в течении 25-30 дней, бетон нужно периодически увлажнять из шланга с распылителем. Снятие опалубочной конструкции выполняется по истечению двух недель после заливки ростверка.

Самостоятельный монтаж железобетонной обвязки.

Как устроен свайный фундамент?

Свайную конструкцию можно представить как совокупность несущих элементов и ростверка. Элементы опоры могут отличаться по материалу и способу установки. Например, сегодня практикуется использование забивных и винтовых свай. Чтобы определить, какое расстояние между сваями в свайном фундаменте, необходимо учесть допустимую глубину залегания, материал изготовления и другие параметры несущих изделий – так выполняется расчет количества элементов и шага между ними. Не менее значима и функция ростверка, который обеспечивает связку отдельно стоящих опор. Он может реализовываться в разных видах и конструкциях, но, как правило, устройство данного компонента всецело зависит от техники внедрения и укрепления свай.

Как производится расчет свайного фундамента

Производство расчетов свайных фундаментов и оснований выполняется по предельным состояниям 1-й и 2-й группы.

К первой группе предельных состояний относятся:

  • прочность материалов, из которых изготовлены сваи и свайные ростверки
  • несущая способность грунта
  • несущая способность оснований, в случаях наличия значительных горизонтальных нагрузок

Смотрите так же:

Ко второй группе предельных состояний относятся:

  • осадки свайных оснований от вертикальных нагрузок
  • перемещения (или горизонтальные повороты) свай вместе с окружающим грунтом при наличии горизонтальных нагрузок и моментов
  • образование или раскрытие трещин в железобетонных конструкциях свайных фундаментов.

Проектирование свайного ростверка по вышеуказанным предельным состояниям ведется по следующим формулам.

Устойчивость к продавливанию угловой сваей: , где:

  • Fаi – нормативная нагрузка на угловую свайную опору;
  • h01 – высота обвязки в месте стыковки с угловой сваей;
  • – сила нагрузки, образуемой давлением сваи на ростверк;
  • Ві – расчетный коэффициент, который определяется на основании формулы Ві = К(Hоі/Соі).

Устойчивость к нагрузкам на изгиб: и , где:

  • Мхі, Муі – действующие на ростверк изгибающие моменты;
  • – нормативна нагрузка на свайные опоры;
  • Хі, Уі – расстояние между нижней гранью ростверка и осями свайных опор;
  • Мfx, Мfy – действующие на ростверк изгибающие моменты местного типа;

Прочностная устойчивость к поперечным нагрузкам: :

  • Q – нормативная устойчивость свайных опор, размещенных вне части ростверка, испытующей наибольшие поперечные нагрузки;
  • b – ширина обвязки;
  • Rbt – сопротивление обвязки к нагрузкам на растяжение по материалу;
  • Ho – высота обвязки;
  • С – расстояние от нижнего контура ростверка до оси свайной опоры.

Укладка бетона

Схематическое отображение составляющих элементов буронабивного основания После того как процесс бурения завершен, сооружена опалубка и каркас, можно выполнять заливку бетонной смеси. Бетон укладывается слоями с поэтапным уплотнением – штыковкой. Для этого подходит только «тяжелый» раствор. Этот термин подразумевает использование следующих «тяжелых» заполнителей:

  • кварцевый песок;
  • щебень/гравий (прочных пород).
Укладка бетона

Бетонирование каждой буронабивной сваи выполняется непрерывно. Это означает, что временной промежуток между укладкой каждого слоя не должен превышать 1 часа. Процесс полного схватывания бетона завершается по истечении 28 дней, после чего можно нагружать полученную фундаментную конструкцию.