Свайный фундамент под дом: проектирование

Существует большое количество разновидностей фундамента под сооружение, винтовые сваи хороши не только скоростью возведения, но и если почва не устойчивая, что относится к болотистой местности или в местах близкого пролегания грунтовых вод. Чтобы винтовые сваи не принесли неприятных сюрпризов в будущем, необходимо знать множество нюансов о глубине их засверления, объёме и предварительной обработке. Всё это и многое другое узнаете ниже.

Общие вопросы

Свайный фундамент рекомендуется возводить в сложных грунтовых условиях, например – при значительной глубине промерзания и высоком уровне грунтовых вод. Подземная конструкция состоит непосредственно из свай и ростверка, объединяющего оголовки группы свай и служащего для равномерного распределения нагрузок, поступающих от наземной части дома.

Сваи группируются по нескольким категориям:

  • способу заглубления – на забивные, буровые, винтовые, набивные, вибропогружные;
  • материалу – на железобетонные, металлические, деревянные, бетонные;
  • взаимодействию с близлежащим грунтом – на стоячие либо висячие.

Забивные столбы, в свою очередь, подразделяются по форме сечения, конструктивным особенностям, варианту армирования и типу нижнего оконечника, а набивные либо буровые – по способу обустройства. Сваи-стойки передают вертикальные усилия, опираясь на малосжимаемый пласт грунта или скальные породы, а висячие конструкции взаимодействуют с почвенными слоями посредством боковин, не имея в нижней части прочного основания. Различия свайных фундаментов, кроме этого, состоят в длине несущих конструкций, используемых марках бетона, классов стали или видов хвойных пород.

Проект подземной части здания определяет тип и вид свайного фундамента, отталкиваясь из конкретного расположения стройплощадки. Он выполняется на основании:

  • инженерных изысканий – геодезических, а также гидрометеорологических и геологических;
  • расчетных нагрузок, зависящих от особенностей и предназначения наземной части строения;
  • технико-экономических сопоставлений предполагаемых решений, исходящих из обоснованного сочетания экономного потребления стройматериалов с максимально разумным использованием прочностных показателей грунтов.

Проектирование свайного фундамента, при отсутствии в техзадании результатов геологоразведки и прогноза вероятных изменений грунтовых условий в период строительства, не допускается.

В документации по изысканиям приводятся:

  • исследования грунта на стройплощадке и в лаборатории;
  • выводы по испытаниям свай (по требованию проектировщиков);
  • чертежи геологических срезов с указанием механико-физических показателей грунтовых слоев, а также подтвержденного и предполагаемого уровня подземных вод.

Не следует думать, что готовый, стандартный проект дома можно использовать без каких-либо изменений. Кроме привязки к местности, в обязательном случае потребуется расчет и детализация свайного фундамента, определение мест и порядок расположения свай (кусты, ленты, поля), а также указание формы и размеров ростверка. Универсальным вариантом для него считается железобетон и металлические профили (двутавр, швеллер). Деревянный брус используется при возведении каркасных или деревянных строений.

Схема забивки свай

Расположение сваи определяется в ходе разработки проекта будущего строения. При этом каждый проект уникален, его разработке предшествует исследование местности (почвы, температурного режима, плотности застройки, наличия подземных коммуникаций, возможность подъезда техники и т.п.). Материал подготовлен для сайта

В частном и промышленном строительстве используются следующие схемы установки свай:

  • свайный куст (в частном строительстве под колонны, в углах и т.п.);
  • свайная лента (в частном строительстве и для линейных сооружений);
  • свайное поле (в частном строительстве для очень больших и тяжелых домов, используется в основном в промышленном строительстве для многоэтажных домов).

Согласно СНиП сваи могут быть установлены по одной из трёх схем:

  • рядовая схема (а) установки свай. Является наиболее простой. Целесообразна для использования при наличии песчаного и гравелистого грунта. Использование данной схемы предполагает монтаж свай по очереди – от первой до последней.

Примечание. Обязательным условием для применения рядовой схемы является наличие несвязанных грунтов. В противном случае, может возникнуть усадка почвы.

  • секционная схема установки свай (б). Используется в случае необходимости создания свайного поля при наличии на участке плотной почвы. Специфика использования данной схемы состоит в том, что сначала забиваются сваи одной секции, затем пропускается ряд, формируется очередная секция. После того, как все секции будут обустроены, выполняется заполнение пропущенных рядов. Применение схемы позволяет исключить риск уплотнения почвы.
  • спиральная (в) и (г). Представлена двумя разновидностями. Первая предполагает начало работ с середины свайного куста, вторая с его краёв. Первый способ рекомендован для работы в плотной почве, второй – в нормальной. Использование спиральной схемы обеспечивает равномерное перераспределение нагрузки на почву, что в последствие исключит её подвижки.
Читайте также:  Как утеплить фундамент пенополистиролом (пеноплексом), пенопластом

Наличие схемы забивки свай (технологическая карта) позволяет организовать работу техники и строительной бригады, за счет чего достигается минимизация времени и средств, а все операции выполняются быстро и четко.

Схема забивки свай (технологическая карта)

Разновидности свай

Свайный фундамент состоит из ряда опор, которые объединены между собой плитами либо балками. От будущего сооружения зависит тип свайной основы. Если предусмотрены небольшие нагрузки, используются одиночные опоры. В случае существенных нагрузок предпочтение следует отдать так называемым кустам, представляющим собой несколько свай, размещенных под колонной. Для больших зданий целесообразно использовать «поле» из опор.

Существуют такие виды свай:

  • забивные ‒ для погружения опор в почву используется специальное оборудование, рытье ям не требуется;
  • сваи-оболочки из железобетона ‒ обустраиваются после извлечения грунта, в дальнейшем требуют заливки бетонной смесью;
  • набивные ‒ создаются полости обжатием почвы, а затем заливается смесь бетона;
  • винтовые ‒ используется кабестан для вкручивания;
  • буровые ‒ прежде чем установить сваи, бурятся скважины.

Общие сведения

Благодаря неоспоримым преимуществам, среди которых прочность и долгий срок эксплуатации, фундаменты на сваях пользуются особой популярностью среди профессиональных строителей и новичков. Применение таких базисов особо эффективно:

  • Во время строительства на нестабильных слабых грунтах, предрасположенных к сезонному вспучиванию;
  • При закладке опорной конструкции на тяжелых почвах, дабы уменьшить число земляных работ, сократить физические, временные и финансовые затраты.

Одним из самых важных элементов свайной основы является свайное поле (из винтовых свай, буронабивных опор и т.д.), представляющее собой площадь участка, на которой в соответствии с проектом размещены опоры. От того, насколько грамотно проведены расчеты и разметка, зависит стойкость возводимого строения.

В опорном поле сваи могут заглубляться не только рядами, но и в шахматном порядке. Установка опор выполняется таким образом, чтобы отдаление внешней проектной границы ростверка от осевых линий опор было аналогичным диаметру сваи в плане.

Различия столбчатого и свайного основания здания

Общность в том, что основание не сплошное, а дискретное, с отдельными «точками» опоры.

Различия свайного и столбчатого фундаментов:

  1. В глубине заложения: сваи погружают на глубину более 5 м, столбы – немного ниже глубины промерзания грунта, т. е. на территории России это от 1 до 2,5 м.
  2. Столб передает нагрузку от здания на грунт своей подошвой, свая – и подошвой и боковыми поверхностями.
  3. Разной площадью сечения – свая длинная и тонкая, столб – широкий и короткий.
  4. Сваи могут использоваться на грунтах с невысокими несущими свойствами, например, на водонасыщенных, неоднородных, столбы – на плотных, однородных, с большой глубиной подземных вод и т. п.

Домик на сваях – достоинства винтовых опор

Решив построить домик на сваях, разберитесь с преимуществами данных опор и их слабыми местами. Дом на сваях обладает следующими достоинствами:

  • не требователен к почве. Он может строиться при повышенной концентрации глины и песка в почве, а также на влажных грунтах и плывунах;
  • не зависит от влияния природных факторов. Сохраняет устойчивость при температурных колебаниях, морозном пучении грунта, усадке и эрозии почвы;
  • требует малых денежных расходов, связанных со строительством фундамента. Свайное поле из опорных элементов – бюджетное решение;
  • возводится за короткое время. После монтажа свайных элементов, установка которых займет не более 2 дней, можно начинать постройку;
  • может строиться в любое время года. Технология погружения в грунт винтовых опор позволяет выполнять работы в любых погодных условиях;
  • низкой трудоемкостью. Конструкция свайного фундамента позволяет возвести его самостоятельно без применения специальной строительной техники;
  • может возводиться возле имеющегося здания. При этом исключается возможность усадки и отрицательного влияния рядом расположенных строений.

К несомненным преимуществам колонн также относятся:

  • возможность демонтажа опорных элементов и применения их повторно;
  • отсутствие усадки, позволяющее значительно ускорить строительный цикл;
  • простота технологии, не требующая специальной строительной подготовки.
Читайте также:  Как выровнять столбы для забора по высоте

Конструкция этого основания предоставляет возможность строить дома в условиях наклонного рельефа, а также при отсутствии подъездных путей для крупной строительной техники.

Материал для изготовления опор применяют в зависимости от вида грунта

Как построить свайно-ростверковый фундамент — пошаговая инструкция

Какой фундамент выбрать для строительства дома, зависит от многих факторов: глубины залегания подземных вод, характера грунта, конструкции дома, материалов, из которых он строится и т.д. Одним из популярных видов фундаментов является свайно-ростверковый, имеющий высокую несущую способность.

Свайный фундамент: сфера применения

Свайно-ростверковый фундамент неприхотлив к виду грунта. Его можно использовать на неустойчивых или подвижных почвах, на слабых грунтах, малопрочных или сильносжимаемых, в местах с высоким уровнем подземных вод.

Часто грунт может вспучиваться из-за глубокого промерзания. В этом случае данный тип фундамента также будет выходом.

Система свай, заглубленных в грунт на 50 см ниже уровня промерзания (обычно от 1,5 м до 3 м в глубину), перераспределяет нагрузку от здания на нижние слои почвы, более плотные и прочные.

Ограничения к применению свайных фундаментов заключаются в том, что могут возникнуть проблемы в горизонтально-подвижных грунтах (просадочных, набухающих) из-за небольшой стойкости к опрокидыванию.

Специалистами рекомендуется применение его для строительства легких кирпичных зданий, сооружений из клееного бруса, оцилиндрованного бревна, пенобетонных блоков, на металлических каркасах. Высотные здания, имеющие больше 9 этажей, также не обходятся без свайных несущих конструкций.

Устройство фундамента на сваях

Главным конструктивным элементом данного типа фундамента являются сваи – длинные столбы из дерева (дуба, лиственницы, сосны, кедра), железобетона или стали. Один конец сваи заострен, на деревянных сваях он защищен стальным наконечником. Верхний конец имеет стальное кольцо, предохраняющее от повреждений при вбивании в землю ударами молота.

Между собой сваи связываются специальной конструкцией, которая называется ростверк – промежуточное звено между подземной и надземной частями постройки, придающее жесткость всему фундаменту. На него опирается строящееся здание, при этом происходит распределение нагрузки. Ростверк может быть низким, высоким или промежуточным.

Достоинства и недостатки свайных фундаментов

Как и другие несущие конструкции, свайно-ростверковый фундамент имеет достоинства и недостатки.

Основные преимущества свайного фундамента:

  • имеет высокую несущую способность;
  • неприхотлив к видам грунта;
  • почти не требует подготовки строительной площадки и выполнения трудоемких земляных работ (рытья котлованов, траншей) – всего лишь несколько ям для свай.

Недостатки свайных фундаментов:

  • невозможность устройства подвального помещения;
  • сложности при обустройстве цокольного этажа;
  • необходимость возведения «забирки», заполняющей пространство между сваями;
  • необходимость использовать специализированную технику для забивания свай.

Этапы строительства свайного фундамента

Процесс строительства свайно-ростверкового фундамента можно представить в виде нескольких этапов:

  1. Рассчитывают проект несущих стен и подготавливают чертежи фундамента, проводят разметку на грунте (о разметке читайте тут).
  2. Забивают сваи в местах разметки с помощью копрового молотка (либо ввинчивают в грунт винтовые сваи) или с помощью бензобура бурят скважины для последующей заливки железобетонных свай.
  3. Изготавливают деревянную опалубку для заливки ростверка и выступающих над уровнем почвы верхних частей свай. Если делают заглубленный ростверк, то готовят траншеи, в которые будет заливаться монолитная конструкция. В скважины вставляют асбестовые трубы или устраивают чехол из пленки ПВХ, рубероида, оцинкованной стали. Внутри опалубки закрепляют каркас из арматуры, при этом арматура свай соединяется с арматурой ростверка.
  4. Заливают бетоном сваи и ростверк таким образом, чтобы арматура была погружена в бетон. Заливку производят слоями, уплотняя бетон штыкованием.
  5. Выдерживают определенное время, необходимое для застывания бетона, и демонтируют опалубку. Рекомендованная высота ростверка – не меньше 30 см, ширина – примерно 40 см (немного шире толщины стен здания).

В результате получается прочная и надежная основа для малоэтажного дома.

Особые требования по качеству и прочности предъявляются к бетону, предназначенному для заливки ростверка и свай: марка смеси должна быть не меньше М-200 (для дома из 1 или 2 этажей). Если же дом строится на неустойчивых почвах или близко проходят грунтовые воды, нормативы требуют использовать бетон марок М-250, М-300.

В составе смеси не должно быть битого кирпича, остатков конструкций из гипса, шлака или золы. Возможно наполнение только чистым речным песком и щебнем (20-40 мм).

Как видим, строительство свайно-ростверкового фундамента вполне посильно даже для неспециалистов, главное – правильные расчеты, качественные материалы и соблюдение технологии изготовления.

Типы наконечников

Наконечники винтовых свай разделяются на сварные и литые.

Читайте также:  Как залить фундамент под дом своими руками не заглублять ленту?

Изделия с литыми наконечниками, безусловно, более надежны, так как практически не подвержены деформации при проходке через грунт, в отличие от сварного типа. Сваи с литыми наконечниками могут быть использованы для установки в многолетнемерзлые, особо плотные грунты, а также имеющие техногенные или твердые природные включения.

Этот тип наконечника не деформируется, даже натыкаясь на препятствие, и способен его разрушить.

Сварные наконечники используются в более слабых почвах, однако, их прочность напрямую зависит от марки и толщины стали, а также качества изготовления. Их единственное достоинство по сравнению с литыми – это намного более доступная стоимость.

Расчет расстояния между сваями

Чтобы определить расстояние между сваями свайного фундамента, надо знать две величины: необходимое количество свай и размеры здания в плане.

Алгоритм расчета количества опор примерно одинаков для всех их видов, потому достаточно рассмотреть один вариант – например, буронабивные сваи.

Исходными данными для расчета являются:

  • анализ грунтов в зоне строительства;
  • максимальная нагрузка будущего дома на грунт;
  • площадь дома.

Анализ грунтов

Определить состав грунта на участке можно самостоятельно (если планируется возведение легкой постройки). Для этого на месте будущего фундамента надо выкопать несколько ям глубиной примерно 2 метра.

В процессе рытья «скважин» вы увидите, какой тип грунта вам будет попадаться, и на какой глубине находится плотный слой (например, твердая глина).

Этот параметр вам понадобится для расчета длины сваи.

Собираем нагрузки

Общая нагрузка на грунт определяется как сумма весов всех строительных материалов, которые предполагается использовать при строительстве, снеговой и ветровой нагрузки.

Две последние величины — нормативные.

Они зависят от региона строительства и определяются по таблицам действующих в России СНиПов.

Определяем необходимое количество свай

Для определения необходимого количества опор надо выполнить следующие действия:

  • рассчитать площадь подошвы одной сваи;
  • полученный результат умножить на сопротивление (4);
  • общую нагрузку поделить на произведение площади подошвы и сопротивления.

Получив число опор, необходимо произвести корректировку нагрузки: ведь и сами сваи давят на грунт. Вес буронабивной сваи считается без учета ее расширения.

Умножив вес одного элемента на их общее количество, получим дополнительную нагрузку на грунт.

Шаг установки свай

Как определить расстояние между сваями фундамента, зная их количество и габаритные размеры здания?

Кажется, нет ничего проще: расчет расстояния между сваями под фундамент заключается в делении периметра постройки на количество опор.

Но и здесь есть некоторые нюансы – существуют минимально и максимально допустимые расстояния между опорами:

  • минимальное расстояние между буронабивными сваями фундамента по осям не должно быть менее трех диаметров опоры;
  • максимальное расстояние между сваями фундамента – от 5 до 6 диаметров сваи.

Из вышеизложенного правила есть несколько исключений:

  • при строительстве на песчаных грунтах минимально допустимое расстояние между бетонными сваями фундамента составляет 4 диаметра. При уменьшении шага возникает переуплотнение грунта, что приводит к усложнению монтажных работ;
  • деревянные сваи устанавливаются с минимальным шагом 70 см независимо от их диаметра;
  • минимально допустимый шаг для железобетонных опор составляет 90 см.
Расчет расстояния между сваями

В зависимости от типа фундамента сваи могут размещаться рядным способом или в шахматном порядке. Первый способ применяется в свайно-ленточном фундаменте, второй — в свайно-ростверковом.

Расчет расстояния между сваями

Расстояние между сваями свайно-ростверкового фундамента не должно превышать шести диаметров столба. В противном случае опора будет подвергаться воздействию повышенной нагрузки и работать как одиночная. Это приведет в конечном итоге к разрушению ростверка и даже обрушению постройки.

Оптимальным расстоянием между сваями свайно-ленточного фундамента считается 1,5-2 метра.

Максимально допустимый шаг зависит от размещения опор:

  • в один ряд – 1,33 м;
  • в два ряда – 2,67 м.

Свайно-ростверковый фундамент

Еще не так давно пользовались популярностью всего четыре виды фундаментов для зданий: свайный, ленточный, плитный и столбчатый. Но все они имеют один ключевой недостаток: очень тяжело и дорого строить фундамент на участке с большим углом наклона. Ведь тогда нужно удалять лишний слой почвы, делать обноску и дополнительно усиливать конструкцию.

По причине дороговизны и сложности в установке на уклонах и появился новый тип фундамента – свайно-ростверковый. Его особенность в том, что это комбинация ленточного и столбчатого типа фундаментов и он используется при строительстве зданий на уклонах. Для горных районов такой тип фундамента считается приоритетным, хотя и стоит довольно дорого ввиду своей конструкции и сложности проектирования.

Свайно-ростверковый фундамент

Свайно-ростверковый фундамент.