Свайный фундамент это сооружение

Свайный фундамент – характеристики, классификация и особенности устройства

Срок эксплуатации любого строения зависит от качества устройства его основания. Одной из разновидностей фундамента является свайный фундамент. Рассмотрим, что собой представляет, чем отличается, плюсы и минусы, как классифицируется, особенности технологии, где можно делать, а где нет.

Что такое свайный фундамент?

Представляет собой опору, которая принимает на себя вес сооружения и предает его твердому грунту при помощи погруженных в него свай и сформированного сверху ростверка или уложенной фундаментной плиты. Конструкцию иллюстрирует схема свайного фундамента с ростверком.

Основные понятия:

Свая – ключевой элемент свайного фундамента, который может быть изготовленный из разных материалов. Размеры определяются потребностью заказчика и могут быть от 3 до 20 метров длиной и до 400 мм. в диаметре.

Обвязка верхняя – горизонтальная часть свайного фундамента. Задача верхней обвязки фиксировать сваи и перераспределять нагрузку строения равномерно. Обвязка может быть выполнена в виде ростверка или фундаментной плиты.

Ростверк (ростверковая лента) – это бетонная лента (железобетонная рама), которая опирается на сваи, распределяя нагрузку от несущих конструкций дома. Выделяют монолитный, сборный и сборно-монолитный ростверки.

Фундаментная плита (ростверковая плита) – плита перекрытия, уложенная на верхние части свай. Служит основанием для строения.

Предпосылки к использованию свайного фундамента
Рекомендован	— при глубоком расположении плотного грунта и слабой несущей способности верхнего слоя почвы (плывун, торфяник, пылевидный грунт, глина, лессовидный грунт); — при высоком уровне грунтовых вод; — на пучинистых грунтах; — при значительной глубине промерзания (свыше 2 м.п.); — при наличии склонов (включая склоны с крутым углом); — для строений значительной массы (превышающей 350 тонн); — при желании сохранить природный ландшафт рытьем котлована или невозможностью произвести выемку грунта (небольшой размер участка, нет доступа к месту застройки, сложность со складированием вынутого грунта, сжатые сроки строительства и т.п.); — при желании сократить расходы на строительство.
Возможен	— любые типы грунта
Исключен	— грунт скальных порот

Материал подготовлен для сайта www.moydomik.net

Типы и виды свай для фундамента

Разнообразие свай, вызванное разными условиями их применения, можно классифицировать следующим образом:

№	Признак	Детализация	Значение классификации
1	по типу монтажа	– забивные – набивные – винтовые	Помогает определить, каким способом будет выполнено погружение сваи в почву
2	по характеру работы	– опорные – висячие	Помогает определить внешний вид сваи
3	по материалу	– железобетонные – стальные – деревянные	Помогает определить число и место расположения свай
4	по типу размещения	– одиночно стоящие – сформированные в свайные ленты – сформированные в свайные кусты	Помогает рассчитать число свай и место их установки
5	по способу монтажа	– вертикальный – наклонный	Помогает определить количество свай и способ их установки в зависимости от несущей способности грунта

Классификация необходима для определения числа, внешнего вида сваи, места их расположения под строением, а также для определения необходимости применения техники и её вида. Ниже сравнительный обзор свай и ключевые параметры отличия.

1. По типу монтажа:

• набивные (буронабивные) сваи изготавливаются непосредственно на месте строительства. Для их устройства необходимо пробурить скважины, армировать их и залить бетоном. В частном строительстве данный вид свай применяется только для возведения легких зданий;

• забивные сваи. Представляют собой железобетонные конструкции (в редких случаях металлические и деревянные), изготовленные в заводских условиях. Отличительная черта – высокая несущая способность и необходимость использовать специальную технику для погружения (сваебойные работы). Глубина погружения – до 20 метров. Применение копровых установок позволяет погрузить сваю на достаточную глубину и при этом исключить отклонение сваи в процессе забивания. Данный тип свай подходит для строительства домов любой этажности и массы;

• винтовые сваи. Характеризуются наличием стальной спирали, навитой на стержень. Винтовые сваи предназначены для индивидуального строительства. Это обусловлено тем, что длина винтовой сваи не превышает 6 м., что сказывается на её несущей способности. Используется для строительства деревянных домов, домов из пеноблоков, газобетона и каркасных строений. Популярность среди частных застройщиков объясняется тем, что сваю можно вкрутить в грунт самостоятельно.

2. По типу действия:

• опорные (сваи-стойки). Стойки используются в случае наличия прочного грунта под слабыми слоями. Этот вид свай отличает гладкая поверхность и широкое основание. Они передают нагрузку дома непосредственно на основание;

• висячие (сваи трения). Сваи применяются, когда прочный грунт находится далеко и вести глубокие земляные работы нерентабельно или уровень залегания грунтовый вод незначителен. Этот вид свай отличает рифленая поверхность, которой они цепляются за почву, передавая, таким образом, на нее нагрузку от дома.

3. По материалу:

• железобетонные (монолитные или полые). Расчетный срок службы свай из бетона с армированием составляет 100 лет. Изготавливают заводским способом или заливают на месте обустройства свайного фундамента. Последний вариант подходит для индивидуального строительства, поскольку позволяет исключить применение дорогостоящего оборудования. Данный вид свай может быть оборудован винтом для упрощения монтажа;

• стальные. Для изготовления применяется прокатный профиль или труба. Толщина стенки сваи – 8-12 мм. На рынке представлены варианты свай из двутавра, опоры коробчатого сечения и т.п. Усилить стальную сваю небольшого сечения призван наконечник, наваренный на нижнюю часть сваи.

  Для защиты от коррозии стальные сваи нуждаются в дополнительной защите. В качестве защитных составов применяется битум, каменноугольная смола, специальные составы. Стальные сваи не получили широкого распространения в силу следующих причин: значительный вес (нужен кран для установки), большой расход металла, необходимость обработки;

• деревянные. Сваи из дерева имеют диаметр 220-340 мм и длину до 8,5 м.п. Для изготовления используются только твердые породы хвойной древесины (ель, сосна, лиственница). Сбег (разность диаметров возле корня и кроны) сохраняется. Сегодня древесину применяют крайне редко из-за подверженности гниению и биологической активности.

4. По типу размещения:

• сформированные в свайные ленты. Лента может состоять из одного или двух рядов свай. Задача конструкции передавать нагрузку дома на прочное основание;
• одиночно стоящие. В этом случае свая устанавливается под отдельно стоящие элементы, например, колонны здания;
• сформированные в свайные кусты. В этом случае сваи размещаются группами. Данный способ установки выбирают в случае наличия слабого грунта или близко расположенных грунтовых вод. Зачастую свайные кусты формируются в местах, где предполагается значительная нагрузка, например, укрепление большого дверного проема (въезд в гараж).

5. По способу монтажа:

• вертикальный. В подавляющем большинстве случае сваи устанавливают строго вертикально;
• наклонный. Применяется в случае действия значительных горизонтальных сил. В частности, если участок отличается значительным уклоном и существует вероятность подвижки грунта, например, при весеннем таянии снега или обильных осадках.

Рекомендуем – технология устройства свайного фундамента (особенности монтажа)

Свайный фундамент – плюсы и минусы

В числе преимуществ свайного фундамента можно выделить:

• исключение риска просадки здания вследствие пучения почвы или подтопления. Сваи опираются либо на твердый грунт, либо имеют рифленую поверхность, что позволяет им передавать нагрузку от здания через боковые стенки на почву;
• применимость практически на всех видах грунтов. При этом фундамент будет обладать надежностью, устойчивостью и отличной несущей способностью. Использовать свайный фундамент показано даже в регионах с высокой сейсмической активностью. Все благодаря тому, что сваи устойчивы к сгибающим и выталкивающим воздействиям;
• сокращение трудоемкости выполнения работ;
• снижение расхода бетонной смести и армирующего металла;
• существенное снижение объема земляных работ, за счет отсутствия необходимости рытья траншеи или котлована. Этот факт позволяет также обойтись без вывоза вынутого грунта или его складирования, а также без обратной засыпки;
• возможность отказа от выполнения «мокрых работ» при использовании стальных или железобетонных свай заводского производства;
• сокращение временных расходов на постройку основания;
• отсутствие ограничения на время проведения работ. Свайный фундамент можно обустраивать в любое время года, в т.ч. зимой. Данный вид фундамента рекомендован для применения в северных регионах России;
• экономичность обустройства. Особенно в сравнении с ленточным и плитным типами фундаментов.

В числе недостатков стоит выделить следующие:

• сложность подведения коммуникаций;
• невозможность устройства подвала под домом на сваях;
• необходимость тщательного расчета и проектирования свайного поля. Как правило, этот вид работ поручается специалистам, что приводит к дополнительным затратам;
• необходимость сооружения ростверка или ростверковой плиты;
• сложность изготовления цоколя;
• необходимость привлечения техники для установки свай, их доставки и разгрузки.

Что нужно знать до начала работ:

1. полную нагрузку, создаваемую весом дома. В расчет берется статическая нагрузка и запас в 15-20% на динамическую нагрузку и неучтенные нагрузки, которые могут возникнуть в дальнейшем. Например, вследствие решения построить мансарду над домом;
2. особенности грунта. Для определения его несущей способности целесообразно заказать дополнительное исследование;
3. место размещения грунтовых вод;
4. шаг установки свай. Этот параметр определяется в процессе расчетов на основании вышеперечисленных. Стандартным считается шаг в 2,5-3 м. для свайного ленточного фундамента. Помимо внешних несущих стен сваи располагаются также под внутренними несущими стенами, в местах пересечения несущих стен (внешних и внутренних), по углам и в местах установки «тяжелых» элементов конструкции, колонн, камина и т.п.

Срок эксплуатации

Длительность эксплуатации свайного фундамента зависит от:

1. правильного выбора вида свай и их качества;
2. точности расчетов;
3. соблюдения требований монтажа.

Расчетный срок службы для свайного фундамента на железобетонных сваях составляет 100 лет. На стальных сваях – около 70-ти. Здесь важную роль играет наличие и характер дополнительной обработки металла. Для фундамента из деревянных свай – зависит от породы древесины и условий эксплуатации.

Заключение

Несмотря на малую распространенность свайного фундамента в индивидуальном строительстве, он будет незаменим при необходимости выполнить строительство фундамента в короткие сроки.

Источник

Свайный фундамент

Опубликовано 28.06.2020

Содержание

Общее описание свайного фундамента

Свайный фундамент относится к фундаментам глубокого заложения – передача нагрузки на основание происходит не только по подошве, но и по боковым граням сваи, что происходит за счет трения и сцепления с грунтом основания. Устройство такого фундамента – довольно сложный процесс, требующий значительных трудозатрат, а также применения специальных технологий, оборудования и механизмов. Проектировать свайный фундамент целесообразно в случаях, если:

• строительный участок имеет сложные геологические условия;
• несущая способность основания недостаточна для устройства фундаментов мелкого заложения – ленточных, столбчатых или плитных.

К сложным горно-геологическим условиям можно отнести такие типы сжимаемых оснований: просадочные, насыпные или пучинистые грунты, а также условия вечной мерзлоты, болотистую местность. Свайный фундамент менее подвержен деформациям, связанным с изменениями характеристик грунтов при их намокании, проседании, сдвиге геологических слоев. Такой тип фундамента является более стабильным, он менее подвержен перемещениям при нагрузке, осадке и крену.

Необходимость устройства свайного фундамента также может возникнуть, если грунты основания имеют низкую несущую способность. При выполнении расчета, может оказаться, что площади подошвы плитного фундамента недостаточно или плита требуемых размеров значительно выступает за контур здания. Свайный фундамент в подобном случае позволит использовать в качестве основания нижележащие слои.

Срок службы

Долговечность свайного фундамента зависит от материала, из которого выполнены сваи, а также условий их работы. В большинстве случаев расчетный срок службы такого основания составляет 50-100 лет. Более долговечными являются железобетонные сваи. Металлические и деревянные сваи имеют меньший срок службы и требуют дополнительной обработки. Точный срок службы должен определяться для каждого типа свай и конкретных условий среды. При этом следует учитывать опыт проектирования и строительства в условиях конкретной местности.

Типы свайного фундамента, материалы и особенности

Фундаменты данного типа могут иметь различную конфигурацию, сваи выполняться из разных материалов и отличаться формой.

Компоновка свайного фундамента

По конструктивному решению свайный фундамент может быть представлен:

• одиночными сваями;
• свайными кустами;
• свайными лентами;
• свайными полями.

Одиночные сваи, как правило, используются в качестве фундаментов под колонны и стойки, нагрузка на которые не достигает больших значений. Такая конструкция фундамента может применяться для опор линий электропередач, а также других мачтовых или башенных конструкций, возводимых на нестабильных, слабонесущих грунтах.

Свайные кусты представляют собой несколько забитых неподалеку друг от друга свай, объединенных вышележащей конструкцией – ростверком. Как и одиночные сваи, кусты являются фундаментами под колонны. Но надежность и несущая способность такого фундамента будет значительно выше, чем у одиночной сваи. Для любого конструктивного решения свайного фундамента справедливо минимальное расстояние между сваями – оно не должно быть меньше трех условных диаметров сечения сваи.

Свайные ленты обычно устраиваются в качестве фундаментов для стен. Сваи забиваются в один или несколько рядов, образуя вытянутые ленты. В таком случае применяется ростверк балочного типа.

Свайные поля проектируются в качестве фундаментов для многоэтажных зданий, а также сооружений, передающих значительную нагрузку основанию. Отличительная особенность свайного поля – расположение свай под всем зданием и устройство общего плитного ростверка, повторяющего контур здания.

Можно провести аналогию между конструктивным решением и компоновкой фундаментов мелкого заложения и свайными: одиночные сваи и кусты соответствуют столбчатым фундаментам; ленты свай – ленточным, свайные поля – плитным фундаментам.

Ростверки

Ростверк – элемент свайного фундамента, обеспечивающий совместную работу группы свай. Устраивается для свайных кустов, лент, полей. По способу взаимодействия с грунтом ростверк может быть низкий или высокий.

Низкий ростверк погружен в грунт, при его проектировании действуют те же принципы, что и при проектировании фундаментов мелкого заложения. Основные из них: низ ростверка должен находиться ниже глубины промерзания грунта, также требуется обеспечить гидроизоляцию фундамента. Главная особенность низкого ростверка – нагрузка от вышележащих конструкций передается основанию не только по поверхностям свай, но и по подошве ростверка. Его можно рассматривать как фундамент мелкого заложения и учитывать при расчете.

Высокий ростверк устраивается выше уровня планировки, таким образом, он не соприкасается с грунтом. Это решение рекомендуется применять для болотистой местности, а также на основаниях с повышенным уровнем грунтовых вод.

Сваи-стойки и висячие сваи – отличия, особенности

По способу взаимодействия с грунтом сваи можно разделить на:

Висячие сваи передают нагрузку на основание за счет сил трения и сцепления, возникающих между боковыми поверхностями сваи и грунтом основания. Для такого решения фундамента требуется расчет осадок, так как сваи располагаются в сжимаемом грунте в свободном состоянии, не связаны с прочными инженерно-геологическими слоями основания. Висячие сваи применятся в тех случаях, когда в ходе инженерных изысканий на строительном участке на доступной глубине не были обнаружены грунты, которые могли бы стать опорным слоем для свай-стоек.

Сваи-стойки передают нагрузку от здания на прочный несжимаемый слой основания, который служит опорой для них. Задача сваи-стойки – пройти ненадежные верхние слои грунта и обеспечить опирание фундамента на нижележащие слои, если они обладают требуемой несущей способностью. Классическим случаем устройства свай-стоек является геологическая ситуация, при которой под слабонесущим сжимаемым верхним слоем грунта находится прочный слой, представленный, к примеру, скальным грунтом. Нередко такой тип фундамента устраивается для насыпных оснований: сваи проходят насыпной слой грунта и достигают нижележащего целика, представленного плотным суглинком естественного происхождения.

Грунты, которые могут являться несущим слоем для свай-стоек:

• скальные;
• крупнообломочные;
• плотные глинистые.

При расчетах фундаментов на сваях-стойках в большинстве случаев пренебрегают силами трения по боковым поверхностям сваи. Необходимо обеспечить прочность сваи: по типу работы под нагрузкой данный тип свай напоминает колонны. В большинстве случаев, необходим только расчет прочности свай; расчет по деформациям – осадке фундамента, не требуется. Этот факт также является характерной особенностью данного вида свайного фундамента.

Способы погружения свай в грунт

Ввиду большого разнообразия конструктивных и технологических решений устройства свайного фундамента, существует множество способов установки свай в проектное положение. Основные из них:

Эти способы можно условно разделить на две категории: с выемкой грунта и без. Забивные и набивные сваи устраиваются без выемки грунта, буровые и винтовые – с выемкой.

Забивные сваи

Забивные сваи погружаются в грунт при помощи дизель-молотов, вибропогружателей, вибровдавливателей и других подобных механизмов. В основном, забивные сваи изготавливаются из железобетона, имеют довольно большое поперечное сечение. Длина забивных свай зависит от площади поперечного сечения. Наиболее распространены сваи сечением от 300х300 до 500х500, длина которых составляет от 3 до 14м. Предусмотрена возможность устройства составных свай большей длины.

• относительная простота выполнения работ;
• не требуются вспомогательные земляные работы;
• возможность проведения работ в зимнее время;
• не производится бетонирование свай в грунте.

• создание вибрации, которая может нарушить фундаменты соседних строений;
• перерасход арматуры, так как требуется, чтобы свая выдерживала транспортные и монтажные нагрузки;
• значительный процент сломанных и недобитых свай.

Для установки забивной сваи в вертикальное положение используется специальный механизм – копер. Забивание свай, чаще всего, производится при помощи гидромолота. Погружение сваи происходит до требуемой глубины, может быть остановлено, если отказ сваи – расстояние, на которое она погрузилась за один удар, будет меньше заданного значения.

Набивные и буровые сваи

Устраиваются в шурфах, пробитых при помощи извлекаемой сваи или инвентарной трубы (болванки). Полученная скважина заполняется бетонной смесью. Скважины буронабивных свай выполняются при помощи установок шнекового бурения, погружения извлекаемых и не извлекаемых обсадных труб. Диаметр свай данного типа составляет 0,5-1,2 м, длина – до 25м.

• не требуется доставка габаритных сборных элементов на строительную площадку;
• оптимальное использование арматуры;
• возможность устройства наклонных свай, а также свай с расширяющейся пятой.

• низкая скорость выполнения работ за счет наличия дополнительных операций;
• сложный процесс бетонирования;
• набивные сваи не рекомендуется устраивать в грунтах, имеющих агрессивную к бетону среду.

Буровые инъекционные сваи могут успешно применяться при реконструкции ветхих строений. Такой метод не создает вибрацию, бурение можно проводить в непосредственной близости от постройки. Пробуренная скважина заполняется специальным раствором. Такой метод применялся для реконструкции исторических зданий, построенных на деревянном свайном фундаменте.

Винтовые сваи

Устройство винтовых свай является частным случаем буровых свай. Отличительная особенность метода – материал и форма самой сваи. Винтовые сваи изготавливают из металла, на их конце выполнены специальные лопасти, обеспечивающие возможность ввинчивания сваи, а также большую площадь трения и опорную пяту. Длина таких свай может достигать 12м. Винтовые сваи часто применятся для усадебного строительства на болотистой местности или на слабых, нестабильных грунтах.

• сравнительно простая и быстрая технология монтажа;
• возможность проведения работ в зимнее время;
• хорошее сопротивление осадке и выдергиванию фундамента.

К недостаткам буровых свай следует отнести необходимость тщательной антикоррозионной обработки. Сваи необходимо ввинчивать аккуратно, чтобы не повредить защитный слой.

Материал свай

В зависимости от технологии монтажа и условий площадки, для выполнения свай могут применяться следующие материалы:

• сборный железобетон – для забивных свай;
• монолитный железобетон – для набивных, буровых
• цементные растворы – для буровых инъекционных;
• древесина – для забивных;
• металл – винтовых, забивных свай.

Сваи из сборного железобетона изготавливаются на специализированных предприятиях по типовым каталогам и сериям. За счет правильной технологии твердения, бетон таких свай имеет большую прочность, меньше подвержен разрушению в агрессивных средах.

Монолитный железобетон применяется для заполнения пробуренных или продавленных скважин. Технология правильного бетонирования таких свай довольно сложная: необходимо подавать бетонную смесь на значительную глубину, предотвращая ее падение с большой высоты, иначе бетон расслоится. Инъекционные растворы имеют мелкий наполнитель, в них добавляется значительное количество модификаторов для лучшего заполнения глубоких скважин небольшого диаметра.

Деревянные сваи применяют для временных построек в тех регионах, где дерево является доступным распространенным материалом. Для таких свай требуется дополнительная обработка составами, предотвращающими гниение материала.

Забивные сваи могут выполняться из стали, как из прокатных профилей, так и в виде составных сечений. Наиболее распространены винтовые металлические сваи.

Сечения свай

Сваи могут иметь следующие формы поперечного сечения:

• прямоугольное, квадратное;
• тавровое, двутавровое;
• круглое.

Железобетонные забивные сваи-стойки имеют, в основном, прямоугольное сечение. Висячие сваи могут проектироваться таврового и двутаврового сечения для обеспечения большей площади боковой поверхности. Такое сечение обеспечивает большую жесткость и прочность на изгиб. Буровые сваи имеют круглое сечение.

По типу продольного сечения, сваи разделяются на:

• прямоугольные (призматические);
• пирамидальные;
• трапециевидные;
• с расширенной пятой.

Последние три типа лучшим образом подходят для устройства висячих свайных фундаментов в сжимаемом основании.

Технология

Каждое конкретное решение свайного фундамента имеет свою технологию монтажа. В общем виде устройство свайного фундамента производится в следующей последовательности.

1. Подготовительные работы. Горизонтальная планировка участка, выноска в натуру осей, разметка местоположения свай.
2. Погружение свай в грунт. Производится согласно технологии для конкретного типа свай.
3. Обрубка концов недобитых свай, устройство свайного ростверка.

Технология устройства свайного фундамента для каждого типа свай описана выше. Следует отметить, что при выборе способа монтажа следует руководствоваться не только экономической целесообразностью, но и опытом проектирования в каждом регионе строительства. Местные проектные институты разработали типовые технологические карты, в которых содержится полная информация по технологии производства работ, составлены графики работы, а также спецификации требуемых машин, механизмов, оборудования и материалов.

Свайный фундамент может стать единственным приемлемым решением для слабонесущих грунтов и сложных геологических условий. В остальных случаях следует руководствоваться принципами экономической и технологической целесообразности. Устройство свайного фундамента может потребоваться для высотных зданий, ответственных или уникальных объектов. Такое решение позволяет повысить надежность основы постройки, предотвратить нежелательные деформации и перемещения.

Несмотря на технологическую сложность, в ряде случаев устройство свайного фундамента может быть экономически оправдано. Устройство свайного фундамента не требует больших объемов земляных и бетонных работ, возведение можно проводить в зимнее время без дополнительных мероприятий. Применение свай может сократить срок выполнения работ. Яркий тому пример – возведение фундаментов коттеджей с применением металлических винтовых свай.

К преимуществам свайного фундамента следует отнести:

• возможность устройства в особых геологических и климатических условиях;
• высокая надежность и стабильность фундамента;
• небольшой объем земляных и бетонных работ;
• большое количество разнообразных конструктивных и технологических решений.

Однако свайный фундамент имеет ряд недостатков, связанных в основном со сложностью технологии возведения. Среди них:

• потребность в специальных машинах и механизмах;
• требуется квалифицированный персонал;
• существует значительная вероятность возникновения непредвиденных трудностей на стадии возведения.

Также следует отметить, что в большинстве случаев стоимость свайного фундамента будет выше, чем аналогичных фундаментов мелкого заложения.

Источник