Схемы свайно винтовых фундаментов

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

Пошаговая инструкция по установке свайно-винтового фундамента своими руками + технология обвязки свай ростверком

01.12.2018 17,704 Просмотров

Свайный фундамент — это возможность строить здания на грунтах, не позволяющих воспользоваться никаким другим типом опорной конструкции.

Особенностью свай является способность погружаться на необходимую глубину, достигать плотных слоев грунта и обеспечивать надежное основание для построек любой категории, вплоть до самых массивных, ответственных и специфических.

Возможности свайного фундамента весьма широки, что наглядно демонстрирует количество разновидностей и вариантов конструкции опор.

Существуют мощные и тяжелые образцы, работать с которыми можно только при помощи строительной техники.

Имеются и более легкие виды, доступные для самостоятельного монтажа, например — винтовые сваи.

Типы свайных фундаментов

Классификация свайных фундаментов включает в себя множество позиций.

Они различаются по следующим признакам:

• Способ действия (висячие и сваи-стойки).
• Тип ствола (монолитные и оболочечные)
• Материал (деревянные, металлические, железобетонные)
• Способ погружения (забивные, буронабивные или винтовые).

Виды свай

Винтовые сваи имеют два основных вида:

Отличие между ними состоит в конструкции наконечника. Это важный элемент, принимающий на себя основную нагрузку при погружении.

От качества наконечника зависит, как поведет себя свая при появлении контакта с техногенным или природным препятствием, не являющимся плотным грунтовым слоем. Сварные наконечники в этом отношении менее прочные, при встрече с обломками скальных пород часто деформируются и выходят из строя.

Литой наконечник намного прочнее и способен проходить препятствия, разрушая их и не теряя работоспособности сваи.

Кроме того, имеются различия по количеству лопастей.

Существуют винтовые сваи:

Однолопастные сваи имеют единственную спиралеобразную лопасть, обеспечивающую поступательное движение при вращении сваи вокруг вертикальной оси. Они предназначены для установки в относительно мягкий и однородный грунт, не имеющий плотных или скальных включений.

Несущая способность таких свай ниже, чем у многолопастных образцов, которые гораздо устойчивее и прочнее соединяются с грунтом. Наличие нескольких опорных узлов позволяет уменьшить диаметр ствола, что облегчает установку и обеспечивает целостность конструкции.

В комплекте с литым наконечником они оптимальным образом подходят для работы на плотных грунтах, в зонах вечной мерзлоты или с большим количеством техногенных включений.

По типу защитного покрытия сваи делятся на оцинкованные и неоцинкованные. Последние практически ничем не защищены от воздействий грунтовой влаги, так как слой краски, который наносится для придания изделиям большей солидности, сходит при завинчивании.

Кроме того, все типы винтовых свай практически не защищены от электрохимической коррозии или воздействия блуждающих токов, что сложно заранее предусмотреть или определить.

Какие лучше всего подходят для частного строительства

Выбор конкретной марки и размера стволов, прежде всего, производится исходя из типа и особенностей грунта.

После определения наиболее подходящей разновидности (одно-или многолопастные, длина, тип наконечника) производят выбор диаметра ствола. Расчет производится по несущей способности опоры.

Для частных домов обычно применяют стволы относительно малого диаметра:

Большие диаметры требуют значительных усилий при погружении, поэтому для частного домостроения практически не используются.

Для каких грунтов они подходят?

Погружение винтовых свай производится на достаточную глубину, чтобы исключить воздействие вертикальных нагрузок морозного пучения. Остаются лишь боковые воздействия, которые, ввиду малой площади контакта, не способны оказывать решающего воздействия на опоры.

Поэтому при определении пригодности грунта принято рассматривать только механические качества.

Наиболее подходящими видами являются следующие типы грунта (по убыванию степени пригодности):

Абсолютно неподходящими грунтами являются скальные и скально-обломочные виды. Кроме того, противопоказаны биогенные типы — торфяники, или рыхлые просадочные грунты.

С осторожностью надо относиться к сильно обводненным участкам, подверженным сильным сезонным колебаниям уровня грунтовых вод.

При строительстве на подобных участках надо производить пробное бурение и увеличивать глубину погружения до максимума.

Общая схема установки свайно-винтового фундамента

Пошаговая инструкция по установке свай своими руками состоит из следующих этапов:

• Подготовительные работы. Разметка участка, проверка параллельности линий и соответствия прямым углам.
• Погружение угловых стволов.
• Установка промежуточных опор.
• Обрезка стволов. Поверхность опор должна образовать ровную горизонтальную плоскость.
• Бетонирование внутренних полостей свай для усиления прочности.
• Монтаж оголовков. Они устанавливаются на верхний торец, привариваются и служат точками крепления ростверка. Все места, расположенные рядом со сваркой или участки с поврежденным защитным покрытием сразу же подкрашиваются.

Как рассчитать количество материала?

Расчет количества опор производится по двум направлениям:

• По линиям наибольшей нагрузки.
• По несущей способности сваи.

Первый этап состоит в подсчете количества свай по всем линиям расположения наружных и внутренних несущих стен. Расстояние между ними не должно превышать 2-3 м (чем тяжелее дом, тем ближе друг к другу надо установить опоры).

Второй этап состоит в проверке полученного числа опор. Общий вес дома вместе с расчетными дополнительными нагрузками (вес снега, мебели и бытовой техники, перекрытий, людей и т.д.) надо разделить на величину допустимой нагрузки на одну сваю.

Если полученное число меньше, чем то, что найдено на первом этапе, то расчет правильный. Если второй этап показывает большее значение, надо увеличить количество свай по линиям нагрузки.

Можно поступить проще и воспользоваться онлайн-калькулятором, который весь расчет выполнит самостоятельно. Надо лишь подставить в нужные поля свои параметры и получить ответ.

Как правильно разметить места установки?

Для выполнения этой операции понадобится план первого этажа дома. Сначала отмечаются угловые точки, места примыкания несущих стен внутренние и наружные. Затем остальное количество свай равномерно распределяется по всем линиям.

Если имеются большие промежутки, предусматривают промежуточные опоры для поддержки балок перекрытия.

Как определить глубину погружения?

Определение глубины погружения опор можно делать только на основании анализа грунта и его состава. Кроме того, важным фактором является глубина промерзания грунта, выше которой сваи заглублять не рекомендуется, особенно, для ответственных (жилых) строений.

Для вспомогательных построек и сооружений (беседки, заборы, сараи и т.д.), возводимых на подходящих грунтах, минимальная глубина погружения принимается 1,5 м.

Для жилых построек рекомендуемая глубина погружения должна быть равна высоте дома. На практике она часто бывает меньше, что в первую очередь обусловлено неграмотностью или желанием сократить время строителей.

При погружении необходимо знать предельную величину сопротивления грунта и не превышать допустимых пределов, установленных заводом-изготовителем. В противном случае есть риск свернуть технологическое отверстие до момента достижения нужной глубины, что означает вывод сваи из строя и необходимость ее замены.

Погружение свай в почву

Существует два способа погружения свай:

• Ручное погружение.
• Механический способ.

Ручной монтаж допускается только для относительно тонких свай и при строительстве неответственных вспомогательных сооружений. Для жилых домов необходимо использовать строительную технику. Прежде всего, это обусловлено невозможностью качественно завинтить сваю диаметром 108 мм вручную.

Слишком велик процент отказа свай, а реверс недопустим из-за потери должной прочности соединения. Кроме того, допустимый перекос ствола по вертикали составляет всего 2°, что обеспечить вручную невозможно.

Механический способ позволяет обеспечить качественное погружение с соблюдением вертикали и заданной величины усилия. Для жилых построек допустим только механический способ, хотя рекламные объявления всячески утверждают о возможности в любых ситуациях действовать с помощью мускульной силы.

Это создает возможность для различных нарушений, когда неопытные строители начинают действовать самостоятельно и в результате получают неустойчивый и подвижный фундамент. На практике обычно используется мини-экскаватор с установленным навесным сваезаворачивателем.

Он способен погружать стволы диаметром до 159 мм на глубину до 12 м, чего в большинстве случаев вполне достаточно при частном строительстве.

Как выровнять по горизонтали

Погруженные винтовые сваи необходимо выровнять по горизонтали. Для этого устанавливается лазерный строительный уровень (нужна модель, способная обрисовать горизонтальную плоскость) на нужной высоте от поверхности почвы.

По имеющейся отметке производится подрезка всех стволов. Если какие-либо из них оказываются слишком короткими, производят предварительное наращивание.

К подрезанной части ствола (отрезается участок с технологическим отверстием) приваривается дополнительная труба, увеличивающая недостающую длину, после чего производится подрезка на общем уровне.

Все сварные швы и открывшиеся при подрезке участки металла необходимо сразу же подкрасить защитной полимерной краской. Надо выбирать непроницаемые для влаги виды или использовать битумную мастику.

Заливка бетоном

Внутренние полости свай заполняются бетоном. Это позволяет значительно усилить механическую жесткость трубы, снизить опасность коррозии внутри ствола.

Бетонирование увеличивает несущую способность ствола на треть, позволяя получить некий запас прочности фундамента, необходимый для устойчивости к возникновению непредвиденных ситуаций. Для заливки используются плотные марки бетона — М200 и выше. Заливку производят на уровень несколько меньший высоты подрезки.

В первые часы бетон в скважине просядет на несколько сантиметров, поэтому после заполнения до верха ствола насыпают сухую песчано-цементную смесь. Она впитает выдавленные при просадке частицы воды и образует пробку, запечатывающую ствол перед монтажом оголовка.

Обвязка ростверком

Ростверк — это пояс обвязки, соединяющий отдельные опоры в единую систему. Он нужен для принятия веса стен или прочих элементов конструкции дома, равномерного распределения нагрузки по всему свайному полю.

Существуют разные способы монтажа ростверка, обусловленные материалом изготовления:

Деревянный

Используется деревянный брус минимальной толщиной 150 : 150 мм. Как вариант, можно применить пачки из досок толщиной 50 мм и шириной 200 мм, соединенные в единый пакет размером 150 : 200 мм. Используется качественный сухой пиломатериал 1 или 2 сорта.

Поверхность дерева покрывается антисептическим и антипиреновым составом (в настоящее время существует пропитка, выполняющая обе функции). Соединение брусьев производится вполдерева и только над оголовком сваи.

Стыки, расположенные в пролете, не допускаются. Между металлом и деревом во всех местах прокладывают двойной слой рубероида (гидроизоляция). Установка выполняется так, чтобы свая располагалась точно по продольной оси бруса.

Металлический

Используются различные виды металлопроката:

• Швеллер.
• Двутавр.
• Труба прямоугольного сечения.

При использовании швеллера не нужны оголовки, хотя для трубы или двутавра их присутствие обязательно. Для швеллера используются специальные закладные детали, установленные в трубу при заливке бетона.

Появляется возможность обойтись без гидроизоляции между оголовками и обвязкой, но между металлом и стеной она применяется в любом случае. Соединение деталей производится сварным способом с обязательным усилением болтами.

При повышенной прочности металлического ростверка, возникает большой металлический элемент конструкции, который требует обслуживания — периодической покраски защитными составами.

Железобетонный

Это самый трудоемкий и долгий вариант создания ростверка, но и самый прочный и надежный, не подверженный коррозии или гниению. Для его создания необходимо изготовить опалубку, установленную поверх оголовков.

Внутрь помещают арматурный каркас, после чего приступают к заливке бетона.

Опалубка изнутри устилается слоем рубероида или полиэтилена для исключения утечек влаги. Иногда ростверк заливают ниже уровня оголовков, приваривая арматурный каркас непосредственно к стволам. Чаще всего такое производится при достаточной высоте на уровнем грунта.

В таких случаях подрезку по горизонтали выполняют после затвердения бетона (28 дней), а заполнение стволов производят после подрезки.

Как сделать фальш-цоколь

Фальш-цоколь предназначен для защиты пространства свайного поля под домом от проникновения животных или птиц, заметания снегом в зимнее время, от ветра и влаги. Для создания такого цоколя используются различные материалы.

Самый бюджетный и эстетически привлекательный вариант — полоса по внешнему периметру из профнастила. Она крепится верхней частью к специальной деревянной доске, установленной по периметру ростверка.

Нижнюю часть крепят к деревянному брусу, уложенному на подставки из кирпича, шлакоблока и т.п. для отсечки контакта с грунтом.

По нижней кромке устраивают бетонный отлив, а по верхней границе надо смонтировать отлив для вывода дождевой воды.

Полезное видео

В данном видео вы увидите технологию установки свайно-винтового фундамента:

Заключение

Фундамент из винтовых свай — быстрый и дешевый вариант создания основания для частных домов или вспомогательных построек. Простота монтажа и высокая скорость создания конструкции привлекают многих пользователей, но необходимость постоянного обслуживания металлических деталей является недостатком.

Если принимается решение использовать винтовые сваи, очень важно найти бригаду профессионалов, имеющих опыт работ с подобными основаниями, иначе вместо прочного и надежного фундамента появится неустойчивый частокол из недостаточно глубоко погруженных стволов.

При должном подходе и правильном соблюдении технологии такой фундамент способен выдержать около 75 лет.

Источник