Схема свайного столбчатого фундамента

Схема устройства свайных фундаментов: существующие типы, вид в разрезе + инструкция по монтажу

01.12.2018 1,972 Просмотров

Традиционные формы опорных конструкций базируются на поверхностных слоях грунта.

Если несущая способность этих слоев не достаточна, приходится применять другие конструкции оснований, способные опираться на прочные и надежные пласты.

К таким видам фундаментов относятся свайные конструкции, широко распространенные в регионах с проблемными грунтами.

Они позволяют строить массивные здания в самых сложных условиях, на слабонесущих, обводненных или подтапливаемых грунтах, плывунах или торфяниках.

Существуют разные конструкции свайных фундаментов, о которых следует поговорить подробнее.

Виды свайных фундаментов

Виды свайных оснований различают по типу опорных элементов.

Они делятся на:

• Сваи-стойки. Погружаются в грунт до появления жесткого контакта с плотными слоями. Обладают наибольшей прочностью и несущей способностью, используются для наиболее тяжелых и ответственных зданий и сооружений.
• Висячие сваи. Опоры на плотные слои грунта не имеют, удерживаются за счет силы трения на боковых стенках стволов. Несущая способность зависит от длины сваи, т.е. от глубины погружения в грунт. Используются в случаях слишком глубокого залегания плотных слоев. Недостатком висячих свай является способность внезапных просадок, возникающих вследствие изменения гидрогеологических условий — сезонного изменения уровня грунтовых вод.

По материалу сваи бывают:

• Деревянные. Традиционный вид, появившийся изначально и в настоящее время практически не использующийся.
• Металлические. В качестве свай используют отрезки рельс, швеллеров, двутавров и т.д. Специально изготовленными образцами являются только винтовые сваи. Металлические сваи имеют важное преимущество — они пластичны, что позволяет им гибко реагировать на боковые нагрузки от морозного пучения или подвижек грунта. Недостатком металлических свай является склонность к коррозии, в основном — к электрохимической ее разновидности. Из-за этого срок службы металлических свай относительно невысок — до 75 лет (в среднем — 40-50).
• Железобетонные. Эти сваи используются в самых ответственных опорных конструкциях. Они могут быть изготовлены на специализированных предприятиях, или отлиты непосредственно на участке. Срок службы Ж/Б свай достигает 150 лет, что обуславливает предпочтение именно этого типа среди строителей.

По типу погружения:

• Забивные. В основном, используются Ж/Б сваи с заранее напряженной арматурой. Они способны выдерживать максимальные нагрузки и обладают наибольшей несущей способностью. Намного реже используются металлические забивные элементы.
• Набивные (или буронабивные). Изготавливаются непосредственно на площадке путем заполнения жидким бетоном предварительно пробуренных и армированных скважин. При использовании этой технологии значительно снижается необходимость в транспортировке и погрузо-разгрузочных работах, нет нужды в применении сваебойной техники. Это сделало буронабивные сваи предпочтительными среди индивидуальных застройщиков.
• Винтовые. Это отдельный вид свай, погружаемых в грунт по принципу шурупов. Имеют возможность погружения и извлечения как механическим способом, так и вручную. Особенностью винтовых свай является отсутствие необходимости в планировке участка или в производстве земляных работ в целом. Кроме того, имеется возможность строительства на склонах или складках рельефа. Недостаток — коррозия, разрушающая металл.

По конструкции свайные фундаменты бывают:

• Свайно-ростверковый.
• Свайно-винтовой.
• Свайно-ленточный.
• Свайно-плитный.

Типы металлических труб

Винтовые сваи представляют собой металлические трубы с толщиной стенок не менее 4 мм, оснащенные сварным или литым острым наконечником и спиралеобразными режущими лопастями.

Погружение винтовых свай больше всего походит на завинчивание самореза — наконечник втыкается в грунт, стволу придают вращательное движение, лопасти врезаются в грунт и начинают понемногу затягивать ствол.

Считается, что их можно погружать вручную, с использованием только мускульной силы.

Это верно, но только до определенных пределов — наиболее распространенные винтовые сваи диаметром 108 мм вручную погрузить практически невозможно.

Специалисты не рекомендуют погружать вручную вообще никакие сваи, даже небольшого диаметра.

Неравномерность распределения усилия и колебания оси значительно ослабляют грунт вокруг ствола и лопастей, снижая несущую способность опоры.

Существуют разные конструкции винтовых свай, различающихся по признакам:

• Тип наконечника — сварной или литой.
• Количество лопастей — одна, две или три.
• С защитным слоем оцинковки, или без нее.

Отношение диаметров лопастей и ствола также бывает разным. Для рыхлых и мягких грунтов используются большие диаметры, обеспечивающие обширную опорную площадку.

Для скальных или обломочных грунтов применяют многовитковые сваи типа «шуруп», хотя для индивидуального строительства их использовать нецелесообразно. Существуют также сваи для погружения в вечную мерзлоту.

Они не имеют заостренного наконечника, так как погружаются в лидирующую скважину, и диаметр лопастей у них довольно низок — превышает размер ствола менее, чем в полтора раза.

Устройство основания

Схема свайного фундамента практически всегда одна и та же, вне зависимости от типа свай.

Основание состоит из:

• Опорные элементы (сваи) — вертикальные стержни, опирающиеся на глубинные плотные слои грунта или удерживающиеся в неподвижности за счет силы трения.
• Ростверк — пояс обвязки, на котором установлены стены дома.
• Обвязка — применяется в дополнение к ростверку на металлических (винтовых) сваях для соединения всех стволов в единую систему и увеличения жесткости и прочности свайного поля.

Сваи погружаются в грунт соответствующим способом, после чего их верхушки обрезаются до получения ровной горизонтальной плоскости по всему полю. Затем на них устанавливаются специальные колпаки с монтажными площадками — оголовки, на которые монтируется деревянный или металлический пояс обвязки.

Для железобетонных ростверков оголовки не используются, вместо них собирают опалубку и отливают монолитную ленту с армпоясом, жестко связанным с каркасом свай. Основная задача состоит в обеспечении максимально прочной и жесткой связи ростверка и всех свай, превращении отдельных элементов в единую систему.

Это позволит ростверку принимать на себя вес дома и перераспределять его по всем опорам, которые, в свою очередь, передадут нагрузку на твердые слои грунта.

Конструкция винтовых свай

Винтовые сваи представляют собой отрезки металлической трубы с толщиной стенок от 4 мм.

Они выпускаются в готовом виде с различной длиной от 1,5 м до 5 м (и более). Одна сторона трубы снабжена заостренным конусообразным наконечником, на котором крепится спиралеобразная режущая лопасть.

Наконечники бывают литые, изготавливающиеся как отдельный узел вместе с лопастью и привариваемые к трубе в готовом виде. Также есть сварные наконечники, представляющие собой соединенные лепестки, вырезанные из этой же трубы. Лопасти в этом случае привариваются отдельно.

Литые наконечники используются для более плотных грунтов, имеющих твердые включения.

Сварные наконечники используются на относительно мягких грунтах, так как при погружении в плотные слои они могут разрушиться и свая будет испорчена.

Для погружения на верхней части сваи имеется технологическое отверстие, в которое продевают лом.

На него одевают отрезки трубы, которые используют как длинные рычаги при вращении сваи. Один человек должен стоять у ствола и корректировать его положение, а другие вращают ствол и погружают его в грунт.

Установка с помощью строительных машин проходит гораздо быстрее, точнее и практически без отказов.

Важно заранее составить схему погружения, в которой будет отображена последовательность установки свай.

Иначе возможно возникновение ситуации, когда крайние опоры установлены, а к внутренним техника не может подойти.

Какие ростверки существуют

Существуют три основных разновидности ростверков:

• Деревянный. Используется брус размером 150 : 200 мм или 200 : 200 мм. Иногда вместо одного цельного бруса применяют пачку обрезных досок толщиной 50 мм и шириной 200 мм. Этот вариант позволяет исключить обычное для этого материала образование глубоких трещин и скручивание винтом. Балки укладываются на оголовки и фиксируются стремянками и болтами. Между собой их соединяют вполдерева с прокладкой из джута.
• Металлический. На оголовок укладывают двутавр, рельс или уголок и прочно соединяют между собой на сварку с дополнительной фиксацией на резьбовые соединения. Для швеллера оголовки не применяют, укладывая прокат полочкой вверх прямо на верхушки металлических труб (винтовых свай).
• Железобетонный. Представляет собой практически полный аналог мелкозаглубленного ленточного фундамента, только установленный не в траншее с опорой на грунт, а точечно на верхушках свай. При этом, лента отливается с жестким соединением арматуры с каркасами свай, что делает все элементы единой бетонной отливкой. Ж/Б ростверк способен выдерживать максимальные нагрузки, не гниет и не поддается коррозии, что обеспечивает длительный срок службы.

Из чего он состоит?

Ростверк — это пояс обвязки, представляющий собой некое подобие традиционной ленты, хотя может быть изготовлен не только из железобетона. Он располагается по периметру всего свайного поля под внешними несущими стенами, а также — под внутренними несущими стенами, полностью повторяя конфигурацию ленты.

Иногда применяют заглубленные и мелкозаглубленные конструкции ростверков, хотя в этих случаях речь идет о свайно-ленточном фундаменте.

Отличительная черта классического ростверка — расположение на верхушках свай на некотором возвышении над уровнем грунта.

Это позволяет исключить контакт с талой водой или снегом, делает возможным доступ к конструкциям для осмотра и наблюдения за состоянием.

Краткое описании технологии монтажа

Порядок действий следующий:

1. Подготовка участка. Удаляются лишние растения и предметы, производится планировка участка, ели это необходимо.
2. Разметка. С помощью колышков отмечаются центры скважин. Необходимо соблюдать точность и аккуратность измерений, проверять соответствие диагоналей.
3. Бурение скважин. На заданную (или возможную) глубину бурятся скважины, при необходимости делается расширение — пятка.
4. В полости опускаются гильзы— отрезки пластиковых труб, свернутый в трубку рубероид. Они послужат своего рода опалубкой, препятствующей уход воды из бетона в окружающий грунт.
5. Собираются и опускаются в скважины арматурные каркасы. Их длина должна быть такой, чтобы оставалось достаточно для последующего соединения с армпоясом ростверка.
6. В скважины заливают бетон. Его тщательно штыкуют, удаляя пузырьки воздуха. После этого сваи выдерживают до полного застывания (28 дней).
7. Пока сохнет бетон, производят сборку опалубки и арматурного каркаса для ростверка. Порядок действий практически аналогичен методике строительства ленточного фундамента.
8. Когда наступает возможность, производится заливка ростверка. Бетон штыкуют, удаляя воздух, затем накрывают полиэтиленом и выдерживают 28 дней. Опалубку можно снимать через 10 дней после заливки.

После полного затвердения ленты можно переходить к дальнейшему строительству.

Полезное видео

В данном разделе вы сможете ознакомиться с устройством свайного фундаментом в разрезе:

Заключение

Основным преимуществом свай, помимо возможности строительства на сложных и проблемных грунтах, является допустимость самостоятельного возведения без использования тяжелой техники.

Нередко сваи являются единственной возможностью привязать постройку к жесткой опоре.

Северные территории России изобилуют подобными участками, не позволяющими применять традиционные технологии строительства и нуждающимися в использовании более эффективных технологий.

Поэтому популярность и широкое распространение свайных фундаментов вполне оправданно и объяснимо.

Источник

Столбчатые (свайные) фундаменты

Тема эта не большая. Смысл построения столбчатых фундаментов абсолютно схож со всеми остальными типами фундаментов.

Вот, что пишет по этому поводу Большая Советская Энциклопедия.

Свайный фундамент, фундамент, в котором для передачи нагрузки от сооружения на грунт используют сваи. Состоит из свай и объединяющего их ростверка. Выбор между С. ф. и обычным фундаментом на естественном основании производится на основе их технико-экономического сравнения в данных инженерно-геологических условиях строительной площадки, с учётом особенностей проектируемого здания или сооружения. С. ф. особенно рациональны при строительстве зданий и сооружений на водо-насыщенных слабых грунтах.

Во многих случаях при С. ф. существенно сокращаются объём земляных работ и расход бетона. В зависимости от вида и величины нагрузок, действующих на С. ф., сваи располагают: по одной — под отдельные опоры, рядами — под стеновые конструкции, кустами — под колонны, свайными полями — под здания и сооружения малой площади со значительными вертикальными нагрузками. При действии на фундамент значительных горизонтальных сил используют наклонные сваи.

Длину свай выбирают, исходя из грунтовых условий строительной площадки: необходимо, чтобы нижние концы свай были заглублены в малосжимаемые грунты. В зависимости от свойств грунтов, залегающих под нижними концами свай, последние подразделяются на сваи-стойки, опирающиеся на практически несжимаемые грунты, и висячие сваи, погруженные в сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунт как нижней, так и боковой поверхностью.

Основой для проектирования надёжного и экономичного С. ф. является правильное определение несущей способности сваи, т. е. допустимой для неё нагрузки. Несущую способность свай устанавливают на основании инженерно-геологических изысканий, по данным статического зондирования грунтов и результатам испытаний свай статическими и динамическими нагрузками. Наиболее достоверно испытание свай статической нагрузкой, но вследствие большой трудоёмкости этого метода (особенно в случае буронабивных свай) его применение ограничивается главным образом зданиями и сооружениями с тяжёлыми нагрузками, при неблагоприятных геологических условиях.

Лит.: Грутман М. С., Свайные фундаменты, К., 1969; Трофименков Ю. Г., Ободовский А. А., Свайные фундаменты для жилых и промышленных зданий, 2 изд., М., 1970.

Мне кажется, что приведенная статья вполне понятна. Порассуждаю о том же самом на житейском уровне.

Мне кажется, что можно сделать большую ошибку, решив, что на столбчатых фундаментах можно здорово сэкономить, вкопав столбики на такую же глубину, что и, скажем, ленточный фундамент. Действительно, Грунт обычно трамбуется (сжимается) своим собственным весом. Чем глубже мы погружаемся, тем плотнее должен становиться грунт. В один прекрасный момент мы уже не можем копать простыми инструментами — лопата не входит в грунт. Будем считать, что мы достигли нужной степени несжимаемости. Можно ставить столб, закапывать его, потом заливать цементом или бетоном и строить на нем дом. А что будет, если мы не докопаемся до грунта с нужной жесткостью? Получится, как если бы мы поставили груз на четыре иголки, воткнутые в ватную подушечку. Понимаете мою мысль? Дом на таких иголках может легко уйти в землю. А если грунт насыщен водами? Как тогда копать на значительную глубину? Насос ставить?

Именно по-этому в профессиональном строительстве сваи именно забивают. Вы когда-нибудь видели, как забивают сваи? Это такая машина, которая ставит сваю и долбит по ней здоровенным грузом, который предварительно поднимает на тросах. Свая сначала идет легко, потом тяжелее, потом перестает погружаться. Это значит, что жесткость грунта под ней уравновешена грузом, который по ней долбит. Поскольку мы знаем величину груза мы вполне можем рассчитать, сколько веса здания на такую сваю будет приходиться. Из этих же расчетов выводится и количество свай на стену или все здание целиком. В этом случае нас действительно не волнует, какая почва под сваей, на сколько она пропитана водой и тому подобное. Перестала свая забиваться? ну и хорошо. Значит все в порядке. Можно ее укоротить до нужной высоты над поверхностью земли и строить на ней дом.

Можете вы повторить такую процедуру для постройки и расчета фундамента под частный дом? Боюсь, что это будет тяжеловато, а, значит, и риск осадки остается.

Какой же вывод? Не делать столбчатые фундаменты? Думаю, что не стоит. Однако с оговоркой. Если у вас дом на болоте, или на насыщенных водой грунтах, есть смысл заказать машину, которая делает в земле скважины крупного диаметра и вкопать сваи, чаще всего металлические или асбестоцементные трубы на значительную глубину. Не могу точно сказать на какую — все зависит от веса дома, количества труб, или свай, и состояния грунта. Грунт можно идентифицировать при его сверлении.

В любом случае вы получаете следующие минусы.

Дороговизна строительства: машина, подъемный кран, специалист-прораб, рабочие, трубы, бетон для их заполнения.

Дом, построенный на сваях, будет находиться высоко от земли, и под него будет задувать ветер.

И, наконец, устройство цоколя может представлять проблему. О кирпичах придется забыть. Скорее всего, придется зашивать каким-нибудь материалом типа плоского шифера, а он хрупкий, и легко трескается.

Короче говоря, строить дом на сваях нужно на очень влажной почве, а по моему опыту строить дом на плохой (влажной) почве не рекомендуется.

Источник