Виды свайных фундаментов: ГОСТы, классификация свай и типы ростверков

Фундамент на винтовых сваях считается надежным вариантом для строительства на проблемных грунтах. Залог надежности свайно-винтового фундамента – точные расчеты.

Основное назначение и виды свайного фундамента

Свайный фундамент применяется при возведении промышленных и жилых объектов, его можно использовать при постройке многоэтажных зданий даже на слабых грунтах. Такой фундамент позволяет значительно сократить процесс устройства подвальных помещений или полностью исключить данные строительные работы из расходной сметы. Основные причины для возведения свайного фундамента следующие:

  • слабый верхний грунтовой слой. Подобные грунты могут содержать перегной, торфяную примесь, песок, глину. Наличие большого количества воды в почве делает ее плывуном. Такие природные условия создают необходимость переноса нагрузки сооружения на более плотные и глубинные грунты;

Особенности применения свайных фундаментов

Идея установки сооружений на сваях не новая, технология известна людям уже несколько столетий, но на новый виток развития она вышла во второй половине девятнадцатого века, когда вместо деревянных стоек начали использовать забивные, набивные и винтовые конструкции, выполненные из комбинации стали и бетона. Свайный фундамент имеет свою чёткую специализацию, некорректно было бы говорить о его преимуществах перед другими вариантами организации основания дома и сравнивать их по каким-либо характеристикам. В условиях, для которых он разрабатывался, свайный фундамент не имеет конкурентов, его невозможно надёжно заменить иной конструкцией. Сваи могут использоваться на любых типах грунта, кроме, пожалуй, скальных пород и оснований с очень сильными горизонтальными подвижками, однако, технологически и экономически целесообразно применять их:

  • для строительства зданий на участках с высоким уровнем грунтовых вод;
  • там, где верхние слои естественного основания характеризуются слабой несущей способностью (торфяники, плавуны), тогда как плотные грунты расположены довольно глубоко;
  • при большой глубине промерзания (северные широты, вечная мерзлота);
  • на крутых склонах;
  • если масса строения слишком велика (например, многоэтажные здания из тяжёлых материалов).

Если рассуждать о технологических и функциональных особенностях свайных фундаментов, то тут можно сформулировать следующие пункты, многие из которых логически следуют один из другого:

  • Универсальность и вариативность (огромное количество технических решений, всегда есть выбор для любых условий).
  • Большая несущая способность.
  • Практически не нужен ручной труд (допустима полная механизации процессов).
  • Индустриализация (возможно использование элементов, полностью изготовленных в заводских условиях, минимизирован «человеческий фактор»).
  • Высокая скорость возведения.
  • Возможность строить в любое время года.
  • Полное отсутствие или минимизация земляных работ.
  • долговечность (особенно применимо к железобетонным конструкциям).
  • относительная экономичность (небольшая материалоёмкость — сниженное потребление бетона, нет необходимости изымать и перевозить большие массы земли).

Что такое винтовые сваи

Под сваей принято понимать металлический стержень. Он состоит из трубы с толстыми стенками. В нижней части присутствует винтовая лопасть и острый наконечник. Эта часть ввинчивается в землю. С другой стороны трубы предусмотрен оголовок. На нем будут крепиться нижние части здания.

Конструктивные особенности

Широкое применение свай в строительстве объясняется некоторыми характеристиками и возможностями этого изделия. Благодаря острому наконечнику и приваренным в нижней части лопастям достигается крутящееся действие. В результате происходит преобразование этого действия в поступательное движение опоры.

С помощью таких опор изготавливают фундаменты для домов. Основная задача при этом заключается не в снижении стоимости строительства, а в предотвращении пучения почвы. Оно может возникать под тяжестью строительного объекта и при отрицательных температурах.

Читайте также:  Как крепить вагонку в бане — Строим баню или сауну

Существует несколько видов свай, которые различаются размерами.

  1. Узколопастные. Такие изделия отличаются внешним видом – имеют тупой конец и визуально схожи с шурупом. Они могут применяться при строительстве легких построек. Узколопастные изделия имеют несколько модификаций. Острый наконечник используется для бурения твердых пород, зубья по периметру нужны при строительстве в условиях вечной мерзлоты.
  2. Широколопастные. К острому наконечнику приваривают одну лопасть большого размера.
  3. Многолопастные. Отличительной особенностью является наличие нескольких лопастей. Это позволяет строить более габаритные дома (например, с мансардой).

Достоинства винтовых свай

Винтовые опоры пользуются большим спросом при возведении фундамента. Объяснить это можно многочисленными преимуществами такой схемы:

  1. Отсутствие необходимости выравнивания рельефа. К строительству фундамента можно приступать без тщательной разработки площадки. Это сокращает объем земельных работ почти на 90%.
  2. Скорость. Возвести фундамент для дома можно за 2-3 дня. Это сокращает время строительства.
  3. Экономия бюджета. По сравнению с ленточным фундаментом, сваи обходятся на 60-70% дешевле.
  4. Возможность проведения работ при минусовой температуре. Благодаря этой особенности возводить дом можно даже зимой.
  5. Простота и легкость в установке. Закрутить сваю своими руками может каждый без найма спецтехники.
  6. Строительство в болотной местности.

В чем преимущества

Виды свай

Ленточный фундамент со сваями имеет ряд преимуществ:

  • возможность устанавливать на любом составе почвы и площадках со сложным рельефом;
  • опоры забиваются в плотные слои земли, а верхняя конструкция располагается на рыхлом грунте;
  • минимальное использование строительной техники и сырья (требуется устройство для ввинчивания опор и бетономешалка);
  • конструкция выдерживает небольшие толчки и движения почвы;
  • набивные сваи можно делать самостоятельно из подручного материала;
  • для буронабивных опор рекомендуется делать опалубку квадратной или круглой формы;
  • технология рассчитана на повышенное расположение грунтовых вод;
  • основание возводится за несколько дней, после застывания бетона можно приступать к установке стен.

Виды ростверков

Ростверк не является обязательным элементом конструкции. Он соединяет между собой опоры основания, придавая конструкции дополнительную жёсткость. Различают 3 основных вида ростверков:

  1. Высокий. Соединительные элементы располагаются над поверхностью земли на расстоянии от 15 см и выше.
  2. Повышенный. Ростверк располагает вровень с поверхностью земли или на высоте до 10 см.
  3. Заглубленный. Монтаж ростверка проводится ниже уровня поверхности земли.

Деревянный ростверк

Виды ростверков

По способу сборки различают ростверки:

  1. Сборные. Представляют собой сварные стальные балки, которые применяют при строительстве лёгкий построек с небольшим сроком эксплуатации.
  2. Сборно-монолитные. Элементы с «замочными» соединениями. Используются для соединения опор оснований многоэтажных домов и промышленных сооружений.
  3. Монолитные. Представляют собой единые конструкции, имеющие форму замкнутой или незамкнутой ленты. Применяются при строительстве жилых малоэтажных домов.

История появления винтовых свай

История винтовых свай насчитывает без малого два столетия. Переворот в области свайного фундаментостроения удалось совершить талантливому ирландскому инженеру Александру Митчеллу. В 1833 году он запатентовал «винтовые сваи Митчелла», которые можно было устанавливать в подвижных грунтах, таких как песчаное дно водоема или илистая отмель.

Первым крупным сооружением, возведенным на подобных сваях, стал маяк Maplin Sand, построенный в устье Темзы уже в 1838 году. Его фундамент представлял собой девять свай с винтовыми наконечниками диаметром 120 см, закрученных в грунт на глубину около 7 метров. В последующие годы под руководством Митчелла было возведено еще несколько маяков по всей территории Англии. Некоторые из них сохранились в неизменном виде до сегодняшних дней.

Читайте также:  Изготовление и установка стропил для двухскатной крыши своими руками

В середине XIX века с применением свай Митчелла были построены более чем 150 маяков в Северной Америке, волнорез в Портленде, эстакада и мосты в Бомбее, железная дорога в Бароде, пирс в Мадрасе и множество других важных объектов.

В России о винтовых сваях узнали лишь во второй половине XIX века. Русские инженеры быстро оценили все преимущества этого изобретения, особенно при работе в условиях вечной мерзлоты северных районов страны или слабых, заводненных грунтов прибрежных территорий. Очень скоро винтовые сваи стали широко применяться при строительстве инженерных сооружение военного назначения (рамно-винтовая опора для скоростного возведения фундаментов разборных мостов используется нашими военными до сих пор), а позднее и в гражданском строительстве.

Стальные винтовые сваи активно используются по всему миру и сегодня. К их помощи прибегают там, где необходима большая скорость возведения фундамента: при установке различного вида опор, развертывании насосных и буровых станций, прокладке трубопроводов, строительстве временных городков для рабочих и т.д. Наибольшим спросом данная продукция пользуется у нефте- и газодобывающих компаний, у военных и промышленных строителей, у компаний, выполняющих восстановительные работы. Строительные организации, занимающиеся возведением жилых домов, в этом списке присутствуют, но далеко не на лидирующих позициях. Конечно же, фундаменты на винтовых сваях для зданий жилого назначения возводят, но в большинстве случаев речь идет о строительстве в труднодоступных районах либо районах со сложным грунтом, о ремонте проблемных фундаментов старых жилых домов, о закреплении построек на склонах.

Технология строительства свайного фундамента

Руководство по созданию буронабивного свайного фундамента заключается в бурении скважины, установке арматуры с последующей заливкой бетонного раствора. Этот процесс можно выполнить самостоятельно, изучив описание технологии.

Изготовление скважины

Технология строительства свайного фундамента

Вычисляя количество необходимых скважин, не стоит забывать, что максимальный диаметр ручного бура составляет 30 см с возможностью регулировки длины штанги более 5 метров.

В процессе работы лопасти бура должны располагаться так, чтобы для изготовления скважины требовалось прикладывать минимум усилий. На строительном рынке можно найти оборудование, которое позволяет делать скважины с расширенным основанием. Такая форма позволяет установить пяту сваи, тем самым экономя на количестве опор и растворе. Если в процессе монтажа необходимо бурить скважины размером 50-60 см целесообразно использовать бур, работающий от электрической сети или мотора.

Приступая к бурению скважин по заранее сделанным отметкам, стоит проверить грунт на глубине расположения отверстий. При наличии препятствий в виде корней или камней, их необходимо удалить, в противном случае – перенести точки бурения. Глубина скважин должна быть ниже глубины промерзания грунта в вашем регионе.

Технология строительства свайного фундамента

Установка арматуры и заливка бетона

Закончив с изготовлением скважины, можно приступать к монтажу свай:

  1. В скважину установить трубу, подходящую по диаметру. Можно изготовить ее из рубероида таким образом: свернуть материал в трубку и поместить в яму так, чтобы она превышала высоту отверстия на 25 см. Верхнюю часть необходимо делать и нескольких слоев, скрепив ее проволокой;
  2. Если в скважине есть вода, заполняющая ее более чем на 25%, необходимо предварительно откачать ее;
  3. Для придания жесткости столбам, необходимо в углубление разместить три рифленой арматуры диаметром 10 мм. на расстоянии 5 см друг от друга и скрепить между собой поперечинами — проволкой 4мм. Их высота должна быть меньше высоты ростверков на 2 см;
  4. Закончив с каркасом, можно приступать к заливке бетонного раствора маркой не ниже М-300. После заливки слоя в 50 см, утрамбовать смесь вибратором.
Технология строительства свайного фундамента

Поэтапная установка свай обеспечит максимальную плотность и надежность будущей конструкции.

Читайте также:  Баня на даче своими руками: пошаговая инструкция

Монтаж ростверка

Установка ростверка осуществляется поэтапно:

Технология строительства свайного фундамента
  1. Изготовление опалубки для надземного ростверка. Ее поднимают на подпорках и выстилают дно из досок или шебня, утрамбованной почны и полиэтиленовой пленки. Приступать к установке можно не ранее чем через 7 дней после заливки бетона в скважины; Опалубка вся из досок Опалубка с использованием щебня снизу
  2. Армирование осуществляется с помощью стальных прутов 10 мм, 12 мм и проволоки в два уровня. Ее располагают по всей длине ленты. Чтобы выполнить заливку бетона снизу, потребуется разместить на дне опалубки деревянные бруски толщиной 50 мм, при этом опалку должна быть выше, чем обвязка арматуры так же на 50 мм, аналогичной толщины должен быть бетонный слой по бокам;
  3. Заливка смеси. Для этого используется бетонный раствор не ниже М-300, из которого изготавливались сваи. Заливать необходимо сразу весь объем, тщательно выравнивая поверхность по уровню. Спустя две недели можно снимать опалубку (при наличии заглубленного ростверка время сокращается до 48 часов);
  4. На протяжении 14 дней, пока ростверк сохнет, поверхность необходимо обрызгивать водой во избежание образования трещин дважды в сутки.

К дальнейшим работам с фундаментом можно приступать через месяц и выполнить гидроизоляция. Для этого поверхность покрывают слоем битумной мастики, сверху фиксируют рубероид, затем опять мастику и рубероид. На этом изготовление считается законченным.

Видео: Буронабивные сваи. Монтаж. Технология. Устройство

Технология строительства свайного фундамента

Возведение каркаса

Возведение каркаса начинается с установки обвязки. Ее делают из бруса, который укладывают на оголовок или ростверк. Он укрепляется стержнем. Угол крепления может быть разным, но обычно его делают замком.

Обвязка и крепление в каркасном доме на сваях

На обвязку будут крепиться стойки, сперва угловые, а потом и промежуточные. Необходимо следить, чтобы они стояли ровно вертикально, а углы составляли 90 градусов.

Кроме вертикальных стоек, конструкция укрепляется горизонтальными перемычками, которые делают каркас более жестким и менее подвижным.

По углам устанавливают подкосы, которые обеспечивают фиксацию угловых стоек.

Фиксация каркасной стены

В местах, где будут окна и двери, стойки соответственно не устанавливаются, однако каркас окна крайне важно собрать правильно. Проем окна образуется стойками, их обычно три штуки, и они расположены впритык. На первой стойке окна лежит балка проема, эта стойка самая короткая. На второй стойке лежит доска несущего ригеля проема. На третьей стойке лежит брус обвязки самого дома.

Схема окна в каркасном доме

Под балкой проема укладывают дополнительные укороченные шаговые стойки. Они выполняют поддерживающую функцию для балки.

Укороченные шаговые стойки можно устанавливать не только снизу окна, но и сверху, если позволяет высота дома. В таком случае они гораздо лучше распределят нагрузку на несущий ригель проема.

Оконные балки в каркасе дома

Не забудьте: все деревянные элементы должны быть тщательно обработаны огнебиозащитой, а при монтаже каркаса деревянные элементы не должны соприкасаться с железом. В противном случае дерево начнет разрушаться.

О преимуществах каркасных домов читаем здесь.