Как возвести свайно-винтовой фундамент своими руками

Фундамент с ростверком на сваях Устройство свайных фундаментов и их утепление. Фундамент на ЖБ сваях в Волоколамске

Виды свай для дачного строительства

Сваи — это относительно длинные заостренные или имеющие пяту бетонные, деревянные или металлические стержни квадратного или круглого сечения, погруженные в грунт в готовом виде или изготовленные непосредственно в грунте. Применяется в дачном строительстве для укрепления грунта в качестве фундамента здания.

Сваи могут использоваться на любых типах грунта, кроме скальных пород. Этот вид фундамента технологически и экономически целесообразно применять в частном строительстве:

  • Для строительства зданий на участках с высоким уровнем грунтовых вод;
  • Если плотные грунты расположены глубоко и когда верхние слои естественного основания характеризуются слабой несущей способностью (торфяники, плавуны);
  • При большой глубине промерзания от 2 м;
  • На склонах с крутым уклоном;
  • Если масса частного дома слишком велика (более 350 т).

Свая в готовом виде с одной стороны имеет острый конец, которым свая погружается в землю с помощью специальной техники (молотов) через подвижные слои грунта, пока она не достигнет твердого слоя.

Для изготовления свай непосредственно в грунте в нем бурятся скважины с последующим их армированием и заливкой бетоном.

Сваи различают по способу изготовления, материалу, форме поперечного и продольного сечений, способу их погружения в грунт.

Требуемая длина свай заранее рассчитывается проектировщиком.

Как правило, в индивидуальном домостроении длина сваи составляет от 1,5 до 6 м, расстояние между сваями не привышает 2 м.

В зависимости от способа их заглубления в грунт можно рассматривать следующие виды свай:

  • Забывные — загружаются в грунт без выемки. Для этого используются специальные механизмы, такие как вибропогружатели, вибровдавливающие и вдавливающие устройства;
  • Набивные бетонные и железобетонные, устраиваемые в грунте путем укладки бетонной смеси в пробуренные скважины;
  • Буровые железобетонные, устраиваемые в грунте путем установки в пробуренных скважинах железобетонных элементов;
  • Винтовые — имеют форму сверла и закручиваются в грунт при помощи специальных машин.

Схемы существующих видов свайного фундамента.

1 — деревянная, 2 — железобетонная сплошного сечения, 3 — железобетонная полая, 4 — стальная винтовая, 5 — набивная бетонная в процессе изготовления.

В частном строительстве, в основном, применяют сваи вариантов 1, 2, 4, 5.

По характеру работы сваи подразделяют:

  • Сваи-стойки, которые передают давление от зданий и сооружений на прочный грунт, расположенный под толщей слабого грунта. У свай-стоек небольшая гладкая поверхность, за которую не цепляется грунт. Сваи-стойки, прорезая слои слабых грунтов, передают нагрузку своим острием на глубоко расположенный прочный грунт. В этого типа сваях самое важное — это достаточно широкое основание, так как оно принимает на себя более 80% нагрузки. К ним относятся сваи ТИСЭ — это сваи с уширением в нижней части и сваи, забетонированные в обсадной трубе или иногда без нее бетонируют прямо в скважине, но теряется 15-20% прочности. Применяются, когда прямо под подошвой залегает слабый грунт и такие сваи практически не дают осадки.
  • Висячие сваи, передающие нагрузку на окружающий грунт через трение о боковые стенки. Эти сваи имеют развитую боковую поверхность и по всей своей длине они цепляютмя за грунт. Для них менее важна площадь острия, главное их поверхность — неровная, со множеством выступов. Например, буронабивные сваи, когда бетон просто заливается в скважину (иногда и под давлением). В этом случае боковые поверхности сваи обеспечивают от 60-70% несущей способности. Применяются, когда вести серъезные земляные работы оказываются очень дорого. Чаще используют когда высокий уровень грунтовых вод или сравнительно толстый слой слабого грунта, под которым есть более прочный, но не настолько, чтобы удержать сваю-стойку).

Конструкция свай-стоек.

Конструкция висячей сваи.

Какими бывают сваи

Деление на различные виды свайных фундаментов и классификация свай подразумевают группирование по материалу изготовления и способу монтажа.

По материалу

Выбирая материал сваи, следует оценивать не только его физические свойства в сочетании с рабочими характеристиками, но, также, стоимость, доступность и удобство монтажа. Сегодня применяют такие виды свай:

1. Деревянные.

Наиболее распространены деревянные опоры из сосны и ели, но иногда встречаются и лиственничные, дубовые и кедровые сваи.

Древесина хорошо поддается обработке и во многих регионах является самым доступным материалом, но из-за таких существенных недостатков, как малая прочность и подверженность гниению, к применению деревянных свай сегодня прибегают довольно редко.

Деревянная свая должна иметь в диаметре не менее 180 мм. Наибольшая длина цельноствольных деревянных свай обычно не превышает 16 м. Если же необходима более длинная опора, сращивают несколько стволов, увеличивая таким образом длину сваи до 25 м.

2. Стальные.

Сваи, выполненные из стали, могут иметь самую разнообразную конструкцию. В большинстве случаев это цельнотянутая труба с толщиной стенки от 8 до 12 мм, но могут применяться, например, опоры коробчатого сечения, изготовленные из двутавров или других элементов.

Для усиления несущей способности стальные сваи после установки на место заливаются бетоном.

Из стали изготавливаются и так называемые винтовые сваи, достаточно популярные сегодня. Они имеют вид сверла или обычной трубы, снабженной шнековой навивкой.

Сваи больших диаметров завинчивают с применением механизированного оборудования, например, кабестанов, но опору диаметром 100 мм вполне могут установить на место два человека с помощью ворота.

Читайте также:  Железобетонные опоры линий электропередачи

Благодаря подобию резьбы винтовая свая фиксируется в грунте особенно прочно и даже при небольшом диаметре основного ствола и малой прочности грунта может удерживать значительные нагрузки.

Важным достоинством опор данной разновидности является возможность их многократного использования. При сооружении мобильной постройки сваю не бетонируют, а при переносе здания ее извлекают, чтобы позже установить на новом месте.

Сталь – весьма прочный и долговечный материал, но он имеет высокую стоимость и подвержен коррозии.

3. Железобетонные.

Наиболее распространенные на сегодняшний день виды свай и свайных фундаментов изготавливаются из железобетона.

Этот вариант наиболее практичен с точки зрения индивидуального строительства, поскольку позволяет изготовить сваю любого диаметра прямо в грунте, не привлекая дорогостоящего подъемного оборудования.

Ж/б сваи могут поставляться на стройплощадку и в готовом виде. В этом случае они обычно имеют квадратное (с размерами от 200х200 до 400х400 мм) или прямоугольное (250х500 или 200х400 мм) поперечное сечение. Все чаще применяются винтовые железобетонные сваи.

При завинчивании в них заводится стальной сердечник, который по завершении монтажа извлекается для завинчивания следующей сваи.

Сваи из железобетона могут быть как сплошными, так и полыми.

По способу монтажа

Также выделяют различные виды свайных фундаментов по способу погружения свай в грунт. Применяют один из следующих методов:

1. Внедрение в грунт посредством молотов или вибропогружателей.

Сваи, устанавливаемые подобным образом, называются забивными. Все они, независимо от материала, имеют заостренный конец длиной в 1,5 – 2 диаметра, который при работах в плотном грунте защищают с помощью специальной детали – башмака.

Защищается и верхняя часть сваи, которая подвергается ударному воздействию: на нее одевается толстостенное стальное кольцо.

Достоинством данного способа установки свай является отсутствие земляных работ, но произвести такой монтаж вручную невозможно. Поэтому в индивидуальном строительстве этот способ применяется редко.

Кроме того, у него есть существенный недостаток: при забивании сама свая или ее гидроизоляционное покрытие могут быть повреждены, что практически невозможно проконтролировать.

2. Завинчивание.

С помощью этой технологии устанавливаются винтовые сваи, о которых было рассказано выше.

3. Установка в заблаговременно выполненную скважину.

При таком способе установки сваю называют буровой. Формирование скважины осуществляют посредством бура, причем сделать это можно и вручную.

При явном недостатке данного способа погружения, который заключается в наличии земляных работ, есть у него и важные преимущества:

  • вместо заострения свая имеет плоский нижний торец или даже специальное уширение (пяту), что обеспечивает ей более устойчивое положение и минимальную осадку;
  • при установке сваи в готовую скважину практически отсутствует риск повреждения гидроизоляции, что особенно актуально для стальных свай;
  • из-за отсутствия ударного воздействия на сваю вероятность ее повреждения при монтаже сводится к нулю.

4. Изготовление прямо в грунте.

По данной технологии устанавливаются буро-набивные сваи. В заранее выполненную скважину устанавливают опалубку и арматуру, после чего ее заливают бетоном.

Применение и монтаж

Изделия часто используются для формирования фундаментов будущих построек.

Устройство свайных фундаментов производится из таких материалов, как древесина, металл, но наилучшим образом зарекомендовал себя по качественным характеристикам железобетон. Широкое применение получили забивные стержни сечением 300×300 мм и 350×350 мм. Забиваются ниже уровня промерзания грунта, обеспечивая несущую способность до нескольких тонн.

Надежной и крепкой антикоррозионой основой для строительства коттеджей, зданий, сооружений, промышленных объектов на всевозможных ландшафтах служат ЖБ сваи.

Бетонные стержни востребованы в частном строительстве, возведении домов с различным числом этажей из всевозможных материалов (пенобетон, кирпич, газосиликат). Применяются при воздвижении мостов, эстакад, водозаборников, пирсов, гидроэлектростанций, складов, ангаров и прочего. Незаменимы как реконструкционный крепежный материал построенных ранее свайных фундаментов. Такой метод предусматривает внедрение в почву крепежа рядом со стоящим опорным столбом либо основа выносится за существующее поле и связывается балками с основанием дома. Бетонные изделия могут выступать в качестве крепления насыпного грунта на проблемных участках строительства автомобильных дорог, железнодорожных сообщений.

Монолитные изделия не требуют подготовки выемок и устанавливаются в почву сразу.

Монолитные забивные изделия без пустот внутри погружаются сразу в грунт, без предварительно подготовленной выемки. Под давлением пресса, свая вдавливается в почву или вбивается молотом. Пустотелая и набивная конструкции устанавливаются в заранее обустроенную скважину. В почву, с большим уровнем влажности, стволы монтируются вибропогружателем.

Разработка грунта под свайный фундамент

До того, как начинается разработка грунта вручную или с помощью техники, нужно завершить следующие работы:

  • установить вертикальную планировку площадки;
  • разбить и установить оси всего будущего котлована вместе с его контурами, с установкой и закреплением осей на его обноске;
  • сделать надежные подъездные пути;
  • подготовить специальные площадки для отвала грунта.

Для разработки котлована вручную у вас, вряд ли хватит сил, поэтому лучше всего использовать бульдозер. Работать с этой техникой нужно по траншейной схеме работ. После того, как разработка одного яруса по всей его глубине сделана, отработанный грунт перемещают при помощи бульдозера в отвал, а затем приступают к работам на следующем ярусе. Количество ярусов и глубина должны определяется только техническими параметрами бульдозеров.

Читайте также:  Плитный фундамент своими руками: пошаговая инструкция, советы, фото

Разработка грунта экскаватором (с дальнейшей погрузкой выкопанного грунта в самосвалы) должна проводиться только продольными ходками. Это позволит значительно уменьшить количество поворотов техники, и более оптимально распределить ресурсы и транспортные средства.

Когда нужно будет грузить грунт на самосвалы, применяя экскаватор, следует учитывать угол поворота его стрелы. Недопустимо, чтобы он был больше, чем 70 градусов. Придерживаясь этого простого условия, можно значительно сократить цикл всех работ, а также значительно повысить эффективность работы техники.

Для успешной разработки грунта экскаватором нужно предусмотреть съезды и подъезды к месту работ для всей необходимой техники.

Если грунт становится непригодным для дальнейших работ, то его необходимо удалять с территории. В некоторых случаях для грунта создают временные отвалы или специализированные площадки. Эти отвалы должны быть тщательно спланированы, чтобы грунт не подвергался чрезмерному увлажнению.

Разработка дна котлована, которое будет основой монолитных фундаментов, должна вестись с небольшим недобором, при этом, естественность грунта не должна быть нарушена.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАЛОГАБАРИТНЫХ ВДАВЛИВАЮЩИХ УСТАНОВОК

Показатель

Тип установки

УБПС-3а

УБПС-300

УБПС-350

УБПС-640

УБПС-660

УБПС-660Т

УВС-800

Рабочее давление в гидросистеме, МПа

10

10

10

12

12

12

12

Масса установки, кг

700

1300

900

1200

1200

1200

1450

Масса установки с маслонасосной станцией, кг

850

1450

1050

1350

1350

1350

1600

Максимальный диаметр или размер погружаемого элемента, мм

160

160

200

160

160

200

200

Максимальная длина погружаемого элемента, мм

800

800

800

800

1000

1000

1000

Усилие, кН:

 

 

 

 

 

 

 

погружения

250

300

350

640

660

660

800

извлечения

200

280

320

600

600

600

700

Шаг погружения (извлечения), мм

250

300

630

280

250

250

500

Габариты, мм:

 

 

 

 

 

 

 

длина

800

650

520

1480

ширина

600

200

520

1000

высота

1300

1050

900

1850

Количество гидроцилиндров

2

2

2

2

6

6

2

Ход поршня, мм

250

400

630

250

250

250

570

Приложение усилия погружения элемента

По боковой поверхности

Через торец

По боковой поверхности

Через торец

Особенности

Железобетонные сваи (ЖБ) представляют собой арматурный каркас, который заливается бетонным раствором. Длина готового изделия может составлять от 3 до 12 м.

Железобетонные сваи применяются при организации фундамента по технологии забивания. Их использование позволяет укрепить основание и выйти на прочные слои почвы.

Визуально они представляют собой основания с круглым (полым или заполненным), квадратным сечением. Различаются диаметром и высотой, от чего зависит несущая способность и сфера применения. Кроме того, показатели прочности зависят от используемой марки бетона. Чем она выше, тем надежнее элементы.

Для создания железобетонных свай используется цемент, марочная прочность которого не менее М100. От эксплуатационных характеристик бетона зависит не только прочность сваи на сжатие, но и морозостойкость, влагопрочность. Последние параметры для бетона марки М100 составляют F 50 (то есть конструкция выдерживает до 50 циклов заморозки/разморозки) и W2 (давление водяного столба) – 2 МПа. Вес опоры обусловлен ее габаритами, а также зависит от плотности используемого сорта бетона.

Обычно используются более плотные марки бетона М-250, М-300, М-400. Морозостойкость таких изделий достигает 150 циклов, а коэффициент водонепроницаемости – не менее 6.

Благодаря повышенной устойчивости к возможности погружения свай на большую глубину их использование становится возможным на подвижных грунтах (в том числе в зоне повышенной сейсмической активности), на глинистых, пучинистых и слабых грунтах, в водонасыщенных и заболоченных почвах.

ЖБ сваи могут применяться не только в качестве основания фундамента, но и использоваться для предотвращения осыпания котлована, укрепления грунта и уже имеющегося свайного фундамента. Для этого ЖБ опоры погружаются на небольшом расстоянии от имеющихся конструкций, выполняя функцию второй сваи. Кроме того, при дополнительном упрочнении фундамента рассматриваемый тип опор может выноситься за пределы имеющегося основания и связываться с ним посредством балок.

Несущая способность свай

Несущая способность свай в полевых условиях определяется методами[~ 12]:

  • статическими испытаниями свай;
  • динамическими испытаниями свай;
  • испытаниями грунтов эталонной сваей;
  • испытаниями грунтов статическим зондированием.

Количество испытаний свай определяется проектом и зависит от следующих факторов[~ 12]:

  • сложность грунтовых условий;
  • величина нагрузок, передаваемых на основание;
  • число типоразмеров свай.

Для каждого объекта строительства сооружений класса КС-3 и КС-2 проводятся следующие виды испытаний[~ 12]:

  • статические испытания свай и свай-штампов;
  • динамические испытания свай;
  • испытания грунтов статическим зондированием.

Статические испытания свай и свай-штампов производятся до 1 % от общего числа свай на объекте, но не менее трёх для сооружений класса КС-2 и четырёх — для сооружений класса КС-3[~ 12].

Динамические испытания свай производятся до 2 % от общего числа свай на объекте, но не менее шести для сооружений класса КС-2 и девяти — для сооружений класса КС-3[~ 12].

Испытания грунтов статическим зондированием — не менее шести точек для сооружений класса КС-2 и девяти — для сооружений класса КС-3[~ 12].

ПИРАМИДАЛЬНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ СВАИ

Такие сваи различаются двух видов:

а) пирамидальные сваи с малыми углами наклона боковых граней (1-4() рекомендуется применять в однородных по глубине грунтах( а также в случаях( когда сваями вынуждено прорезаются слои плотных грунтов и их нижний конец заглубляется в более слабые грунты; они допускаются в сейсимческих районах с расчетной сейсмичностью до 6 баллов включительно.

Такие сваи не рекомендуется применять в насыпных грунтах( сложенных бытовыми отбросами( в набухающих( вечномерзлых и просадочных грунтах (без полной прорезки просадочной толщи)( а также в пучинистых грунтах( если силы пучения превышают величину вертикальной вдавливающей нагрузки на сваю;

б) пирамидальные сваи с большими углами наклона боковых граней (4-14() рекомендуется применять в песчаных и глинистых грунтах( в том числе для легких зданий в просадочных грунтах 1 типа по просадочности; такие сваи допускается также применять в сейсмических районах с расчетной сейсмичностью до 7 баллов включительно( а при наличии просадочных грунтов — до 6 баллов включительно. При пучинистых грунтах пирамидальные сваи с большими углами наклона граней в фундаментах должны целиком располагаться ниже уровня сезонного промерзания грунтов.

Указанные сваи не рекомендуется применять в набухающих( вечномерзлых грунтах( просадочных грунтах II типа по просадочности( в насыпных грунтах( сложенных бытовыми отбросами( а также при передаче на сваи выдергивающих нагрузок и когда на глубине менее 5 м под концами свай залегают текучепластичные и текучие глинистые грунты или торфы.

Пирамидальные сваи (при любом уклоне боковых граней) рекомендуется применять только как висячие сваи. Особенно эффективны они в ленточных фундаментах при однорядном и двухрядном расположении свай; допускается применять в кустах( но не более двух рядов свай.

Номенклатура и рабочие чертежи типовых конструкций пирамидальных свай еще не разработаны( поэтому при их применении рекомендуется использовать:

для пирамидальных свай с малыми углами наклона боковых граней чертежи( разработанные НИИОСП им. Герсеванова и ЭКБ ЦНИИСКа им. Кучеренко Госстроя СССР совместно с трестом Рязаньжилстрой Минпромстроя СССР;

для пирамидальных свай с большими углами наклона боковых граней — чертежи( разработанные Одесским инженерно-строительным институтом и ЦНИИС Минтрансстроя.

Монтажные работы

Работа по монтажу предполагает наличие специальной техники. Однако, можно обойтись и без нее. Также перед началом работ нужно выполнить токосъему и разметку.

Далее, все работы сводятся к вкручиванию этих изделий в грунт. Затем металлические трубы обрезаются под необходимый уровень. Далее – остается только забетонировать стволы и установить ростверк или оголовки.

Если диаметр детали составляет до 300 мм, а длина ее не более 3 метров, то ее вполне реально установить вручную.

Для этого нужно провести расчистку площадки. Чтобы работать вручную, для начала следует организовать лунки под размер диаметра ствола в полметра глубиной. Большая глубина не требуется.

Для установки стандартной детали потребуется два человека и лом или кусок арматуры.

Вначале нужно вставить лом в отверстие в верхней части. Затем, следует проверить уровень, чтобы изделие стояло вертикально ровно. И теперь осталось только вкрутить деталь по часовой стрелке.

Эта технология предусматривает много труда, но и изделия должно быть высококачественные. Плохо сваренная опора не сможет быть установлена максимально точно. Также не стоит завинчивать опоры на одну глубину.

После установки следует обрезать детали по уровню и залить их бетоном. Это позволит увеличить прочность и надежность, а еще защитить от коррозии полость ствола. Для труб со стенкой в 4 мм выполнять бетонирование очень рекомендуется.

Характеристики винтовых свай

Винтовые сваи имеют различные характеристики. Их не так много: из важнейших следует выделить длину, диаметр сечения и массу элемента. Также для применения в строительстве важно знать свойства материала, который служит сырьем для изготовления конкретной марки свай, и ряд дополнительных параметров.

Технология использования винтовых свай в строительстве имеет историю в несколько столетий. За этот период изделия доказали свою практическую ценность и заслужили повсеместное применение для возведения зданий и сооружений различных характеристик и назначения.

Размеры винтовых свай отличаются большим разнообразием, но все они разработаны с учетом практической ценности и оптимального применения в строительстве.

Устройство опалубки и ростверка

Для удаления образовавшихся воздушных пузырьков потребуется специальная вибрационная машинка. Также необходимо уплотнить бетонный состав и сформировать хорошую основу. Торчащие отрезки арматуры далее закрепятся в толще ростверка. Если образовались зазоры между сваями и обсадкой, они устраняются песочной смесью. Как правило, армирование буронабивных свай диаметром 30 см происходит гораздо чаще, чем с другими размерами. Подобная конструкция хорошо держит дома, которым необходим фундамент с большой глубиной залегания.

Установка арматуры

Следующий этап заключается в устройстве опалубки и засыпке песка в траншее. Это нужно для амортизационного эффекта дома. Далее, происходит армирование опоры здания, монтируются связанные решетки из арматуры. Следующим слоем кладется ростверк и производится последняя стадия бетонирования основания.

Использование ростверка на этом этапе жизненно важно для фундамента. Он является прочным каркасом, который будет противостоять всем разрушительным силам извне, во время длительной эксплуатации объекта. До полной готовности и сушки фундамента должно пройти несколько дней.