Свайный фундамент: виды, процесс создания

Сваи дают возможность построить дом почти в любых условиях: на затопленных, подвижных грунтах, на склонах, а также на обычных грунтах, когда необходимо возвести здания с наименьшими затратами. Существует несколько разновидностей свайного фундамента, позволяющих строить на них как тяжелые, так и легкие дома.

Описание

Свайный фундамент представляет собой систему опор вбитых, ввинченных в землю или созданных прямо в грунте, объединенных сверху в цельную конструкцию ростверком или без него.

 

Он применяется на следующих грунтах:

• пучинистые;
• торфяные, с большим количеством перегноя;
• затопляемые почвы, утрачивающие при увлажнении устойчивость;
• глинисто-песчаные, плывуны, солончаки;
• суглинки и глинки с пластичным состоянием.

Строительство фундамента имеет следующий принцип: ростверк передает всю тяжесть здания не на лежащий под ним слабый грунт, а на опоры, которые достигают устойчивых слоев почвы или придают устойчивость дому за счет силы трения с окружающих их грунтом.

Применение такого фундамента оправдано также, когда нужно быстро создать основание для здания. Он не требует больших земляных работ, выемку грунта, уменьшает расход раствора: опоры просто вбиваются и объединяются ростверком из металлических балок или железобетона. Он применяется и на особо плотных, каменистых почвах, когда трудно проводить земляные работы.

Разновидности свай

Существует несколько типов опор из дерева (применяются очень редко), металла (стальные), железобетона (готовые и создаваемые в грунте). Частное строительство использует стержни для фундамента длиной от 3 до 6 м.

Используют такие виды опор:

• готовые, забиваемые сразу прямо в землю специальной техникой;
• готовые стержни, забиваемые в пробуренные скважины;
• металлические винтовые – ввинчиваются вручную или с помощью техники;
• создаваемые из железобетона прямо в пробуренных скважинах.

По типу расположения в земле различают:

• стойки – вес передается на прочный грунт, находящийся под слоями слабой почвы;
• висячие – устойчивость достигается за счет трения земли об их стенки.

План и размещение свай

Ростверк распределяет нагрузку на стержни равномерно. Они располагаются несколькими способами:

• поодиночке – каждая под отдельной колонной;
• лентой – равномерно вдоль периметра стен;
• полосами с двумя или больше рядами;
• кустами – под точками критической нагрузки под несущими колоннами, при каркасном строительстве;
• полем под широким ростверком.

Для частных домов с небольшим количеством этажей сваи располагают ленточным способом одним рядом. Если ростверк широкий – несколько рядов. Под самыми напряженными точками – углами, под большими дверными проемами — их размещают кустами. Стандартное расстояние между ними 1,5 м, а допустимый диапазон 1,5–3 м.

Стержни располагаются в обязательном порядке по углам здания и на пересечениях стен внутри него.

Строительство начинается после составления хотя бы приблизительного плана будущей конструкции.

Приблизительно рассчитать количество опор можно по следующей методике. Рассчитывается масса дома, если сваи будут располагаться ленточным способом через 1,5 м, определить их количество просто. Исходя из веса здания, определяется необходимая опорная площадь, зная ее, определяют сечение стержней. Площадь опоры считается по формуле: S (опоры)=М (масса дома) х 1,4/Н. где Н – несущая способность почвы.

Процесс работы поэтапно

Для точного представления о создания свайного фундамента процесс работы лучше рассмотреть поэтапно.

Подготовка участка, разметка

Участок под строительство свайного основания подготавливается, с него убирают мусор и лишние предметы, рассчитывают пути подъезда техники, места складирования стройматериалов. Площадку выравнивают, можно снять плодородный грунт и вывезти его.

Разметка проводится согласно плану традиционным способом колышками и шнурами. Под шнурами можно выкопать маленькие траншеи, это позволит их потом снять. Используют два шнура обозначающие внутренние и внешние границы стен. Колья вбивают по углам, между ним натягивают шнуры. Углы должны быть равными 90 градусам. Это поверяется транспортиром или большим угольником, а также шнурами, натянутыми по диагонали. Далее, определяют места положения свай согласно плану.

Траншеи

В зависимости от того каким будет ростверк – заглубленным, малозаглубленным — роют траншеи разной глубины. Для свайного фундамента, как правило, их глубина не превышает полметра.

Для висячего ростверка траншей не надо — делают на поверхности подушку из песка под будущий короб приподнятой опалубки под бетонную заливку. Если фундамент будет со сборным, сборно-монолитным ростверком, траншей и опалубки не надо.

На дно траншеи насыпается и утрамбовывается подушка из слоев по 10–15 мм из песка и гравия. Поверх ее укладывается гидроизоляция, хотя это необязательно

Скважины

Самостоятельно можно пробурить скважины диаметром до 300 мм ручными бурами. Электрический или механический прибор позволяется бурить отверстия от 600 мм и больше. Устройства оснащены регулируемой штангой, позволяющей бурить на различную глубину (5–7 м и более).

Если планируется создавать буронабивную сваю с подошвой, то следует использовать буры, позволяющие делать расширение под нее на дне отверстия. Для свай, создающихся прямо в грунте, на дно скважин также насыпается слой песка и гравия в 20–30 см.

Под винтовые и забивные сваи скважин не требуется, разве что для облегчения процесса ввинчивания или вбивания в землю.

Монтаж и создание свай

Рассмотрим особенности некоторых видов материалов отдельно.

Деревянные забивные стержни. Они используются не очень часто для свайной основы, так как древесина подвержена гниению, деформации, она недолговечная, требует дополнительной обработки от коррозии. Такие сваи используются для дачных, легких домиков, домов из бруса, для деревянных каркасных домов, небольших коттеджей. Принцип создания простой: сваи вбиваются в ряд или через промежуток (1,5–2 м). По углам, на пересечении стен, под несущими конструкциями размещают толстые бревна.

Бревна помещаются в заранее выкопанные отверстия, а если они маленькие, их вбивают молотами, специальной техникой. Перед применением деревянные сваи в обязательном порядке подлежат обработке гидроизоляцией – битумом, рубероидом. Как правило, бревна устанавливаются в отверстие на каменную или бетонную пятку: 100 мм ствола погружается в еще незастывший слой бетона в 200 мм на дне скважины.

Оголовья свай объединяются сборным, сборно-монолитным ростверком из металлических или деревянных балок. Свайное оголовье в зависимости от элементов, опирающихся на него и нагрузки, может иметь устройство под ростверк (площадка, выпуски арматуры, элементы крепления) или штыревой, монтажный столик, стакан.

Винтовые сваи. Винтовая свая представляет собой заостренный металлический стержень или трубу длиной 80–130 мм с винтообразным приспособлением на конце для вкручивания в землю. Сверху она имеет оголовье с отверстиями под крепления, на которое устанавливается металлические, иные балки ростверка. Именно такие стержни часто применяются на наклонных участках для небольших домиков, веранд.

Единственный недостаток винтового фундамента: он применяется для легких зданий, домиков из брусьев, каркасных сооружений. Большую массу он неспособный выдержать. Опоры ввинчиваются точно по центру бруса. Они должны располагаться по периметру каждой стены, на углах, в точках пересечения стен.

Это самый быстрый способ с минимальными затратами сделать свайный фундамент. Сваи можно ввинчивать вручную, нет необходимости в котловане, скважина, не нужно опалубки, так как применяется сборный ростверк. Кратко процесс работы: разметка, приямок, ввинчивание свай, бетонирование. Вкручивание свайного стержня под силу 2– 4 рабочим.

Сначала нужно выкопать приямок 30–50 см, куда и ввинчивают стержни на 1,6–1,7 м, но не меньше, чем на полтора метра. В сваю вставляют лом, на него фиксируют рычаги, и производится вкручивание. Сверху крепится магнитный уровень, его наклонный угол не должен выходить за рамки 2 градусов, иначе свая снизит несущие качества или деформируется.

После фиксации в земле стержни фундамента проверяют на высоту нивелиром, если есть необходимость, обрезают болгаркой. Высота для обрезания, в большинстве, 15–20 см. Далее, к стержням привариваются оголовья – усиленные площадки, сваренные с трубой, превышающей диаметр опоры. Труба приваривается к свае, шов обязательно обрабатывается антикоррозионной краской.

Далее, винтовые стержни в приямке бетонируются раствором с пропорциями: 0,5 (вода)/1 (цемент)/4 (песок) – это защитит от коррозии. Следует помнить: чем реже стоят опоры, тем большую усадку даст сооружение. Строительство продолжают все время – не ждут усадки. Такой фундамент возможно построить за 3–5 дней.

Забивные сваи. Свайный фундамент создается также из уже готовых больших свай – металлических или бетонных. Скважины под них делаются бурением или пробивкой с применением специальной техники. Бурение производится бурами, пробивка – сбрасыванием с большой высоты чугунной «бабы», которая пробивает отверстие в грунте. Такой фундамент также создается без предварительного копания скважин: свая просто забивается в грунт пневмомолотом.

Металлические забивные сваи – из отрезков двутавров, швеллеров, труб — используются редко. Они дорогие и применяются в сухих, химически неагрессивныхгрунтах. Забивные сваи, как правило, без подошвы с заостренным концом.

Буронабивные сваи.Самые распространенные в частном строительстве для зданий с несколькими этажами – буронабивные опоры свайного фундамента. Они легко создаются прямо в грунте своими руками. Ствол, голова, пята (подошва) – элементы этих свай.

Процесс создания:

• роют скважины для свайного фундамента ручными бурами или специальной установкой. Рекомендуют создать на дне расширение – подошву или пяту;
• на дно отверстия насыпают прослойку из песка и грунта толщиной в 30 см;
• в скважину вставляют обсадную трубу. В ее роли может служить свернутый несколькими слоями рубероид, скрепленный через каждый 50 см проволокой;
• армирование. В трубу вставляют армированный каркас из 3-4 прутьев арматуры, соединенных перемычками;
• сначала в трубу заливают бетон на 50 см. ее приподнимают.раствор вытекает, заполняя пяту, после этого заливают оставшийся бетон;
• заливку трамбуют, выпускают воздух;
• ждут 2-3 недели, пока раствор твердеет.

Ростверк

Свайные основания бывают с ростверком и без.

Верхняя часть, опирающаяся на сваи, объединяющая их в цельную конструкцию, равномерно распределяющая и передающая им массу здания, называется ростверком.  Высокий (больше 15 см от поверхности), повышенный (10-15 см от поверхности), заглубленный (углубленный в траншеи) он бывает следующих типов:

• сборные балки (рандбалки);
• сборно-монолитные элементы;
• монолитная конструкция.

Сборный ростверк свайной основы состоит из деревянных, а чаще балок из стали (швеллера, двутавра), которые сваривают. Недостаток: слабые места на швах, коррозия металла, если конструкция находится во влажной местности.  Срок его работоспособности 10-20 лет в агрессивных условиях. Плюсы: быстро собирается, он просто укладывается поверх свайного оголовка с гидроизоляцией и крепятся к нему, не создавая монолитную конструкцию. Его применяют для дач, веранд, беседок. Роль ростверка в домах из дерева выполняет нижний венец, обвязка.

Сборно-монолитный ростверк используют в промышленном строительстве для многоэтажных зданий. Он являет собой конструктор из предварительно отлитых и подготовленных элементов с замками. Он омоноличивается в процессе создания. Собирается с применением тяжелой техники, стоит дорого и требует точности.

 

Монолитная конструкция свайного фундамента идеальна для частного строительства вместе с буронабивными сваями. Ее арматура соединяется с прутьями, торчащими из свай.  Это фактически ленточное основание, опирающееся на сваи.

Процесс создания поэтапно:

1. опалубка. Щиты сбиваются в зависимости от высоты ростверка: на поверхности земли, на подсыпке под высоту конструкции или приподнятым коробом;
2. армирование двумя поясами,соединенныхвязальной проволокой и перемычками. Арматуру связывают с выпусками прутьев из опор;
3. в опалубку заливают тяжелый бетон М200, М400. Он прокалывается штырями для выпуска воздуха, трамбуется до появления молочка, выравнивается и смачивается каждый день два раза. Через 3-4 недели можно приступать к возведению стен.

Рекомендуемая высота для ростверка – от 300 мм.

Советы

Сваи должны находиться ниже точки промерзания грунта как минимум на полметра. Иногда лучше поставить больше тонких, чем меньше толстых свай. На горизонтально неустойчивых грунтах рекомендуют особо жесткие монолитные или усиленные ростверки.