Свайный фундамент

Учитывая замечания и рекомендации наших клиентов, мы поняли, что лучшим решением будет установка фундамента на забивные ж/б или металлические винтовые сваи для малоэтажного строительства.

История

Свайные фундаменты применялись в строительстве ещё с древних времен. Однако устройство фундамента было ограничено используемыми технологиями и материалами. До середины XIX века в качестве свай использовались специальные балансы древесины. Сначала сваи забивались в слои грунта, потом, в начале XIX века, завинчивались.

Новые материалы и технологии строительства первой половины XX века вдохнули “вторую жизнь” в развитие технологий свайных фундаментов. Этому также способствовало внедрение новой высокоточной техники для глубокого вбивания свай, что существенно ускорило работу по закладке фундаментов. Во второй половине XX века активно применялось механическое оборудование для завинчивания свай, что дало толчок развитию строительного рынка, в т.ч. малоэтажного.

Широкое применение данный способ обустройства фундаментов нашел в военном строительстве, т.к. такие конструкции отличаются своей надежностью, долговечностью и применимы на пучинистых и обводненных грунтах. То есть, данные конструкции не ограничены в использовании. Уже в 1955 г. отечественной наукой был принят стандарт для строительных работ ТУВС-55 («Технические указания по проектированию и устройству фундаментов, опор мостов на винтовых сваях»). При этом многие его положения отражаются в строительных нормах и правилах (СНиП) по сей день.

Геология

Для установки свайного фундамента в первую очередь важно правильно определить состояние и тип грунтовых слоёв. Это требуется для расчётов характеристик используемых свай: длина ствола, диаметр лопасти и тип наконечника (если это винтовая свая), и т.д. Каждый грунт отличается своим сопротивлением нагрузке – другими словами, несущей способностью. Именно этот показатель определяет возможности расчета допустимой нагрузки на опору и, как следствие, закладки свайного фундамента. А правильно проведенная диагностика грунта, устанавливающая величину поправочного коэффициента (запаса прочности сваи), позволит определить не только состояние грунта, но и стоимость установки фундамента в целом.

На данный момент известно несколько способов диагностики:

1. Геологические изыскательские работы. Они заключаются в бурении специалистами скважин определённой глубины и оценке всех слоёв грунта. Достаточно точный метод. Поправочный коэффициент минимален.
2. Завинчивание сваи-эталона. Работа заключается в завинчивании сваи на участке застройки и одновременном мониторинге крутящего момента. Метод также достаточно точен, однако коэффициент будет составлять 1,25.
3. Копка глубокого шурфа (ямы) на глубину ориентировочного размещения лопастей свай. Работа заключается в заборе грунтовых проб, их классификации и уточнении расчётного значения сопротивления нагрузке. Оценка таким методом достаточно грубая. Коэффициент составляет около 1,7.

Методами диагностики обнаружены следующие грунты:

• песок крупной или средней фракции;
• песок мелкой фракции;
• песок пылевидной фракции;
• суглинок или супесь твёрдые;
• суглинок или супесь тугопластичные;
• суглинок или супесь мягкопластичные;
• глина полутвёрдого состояния;
• глина тугопластичная;
• глина мягкопластичная;
• лёсс.

Таким образом, перед закладкой свайного фундамента важно точно определить состояние грунтовых слоев. Важно то, что именно от точности диагностики будет зависеть не только стоимость строительства фундамента, но и дальнейшее содержание строения в целом!

Свайный фундамент

Выбирая строительные материалы, технологию строительства фундамента, важно руководствоваться положениями СНиП, в которых предусмотрены все требования.

Стоит заметить, что ГОСТа на свайные и свайно-винтовые фундаменты не существует! ГОСТы предъявляют требования только к материалу и виду свай или ростверка.

Предпроектной, но немаловажной работой будет являться определение особенностей будущей постройки: геометрии и веса. Важно учитывать и вероятные прочие нагрузки: вес мебели, снеговая нагрузка и т.д. После этого определяется тип свай, материал их изготовления, тип опор и прочие характеристики. Именно эти данные будут лежать в основе будущих чертежей.

Возможности установки свайного фундамента достаточно обширны и предлагают застройщикам строить сооружения и здания различного назначения на проблемных грунтах, которым присущи низкая прочность, слабость, пучинистость и большая глубина промерзания. При этом надежность будущей постройки напрямую зависит от типа используемых свай, передающих нагрузку на более плотные слои грунта.

Свайный фундамент устанавливается на таких грунтах как: пучинистые грунты, торфяные грунты с большим количеством перегноя, затопляемые почвы, глинисто-песчаные, плывуны, солончаки, суглинки.

Виды свайных фундаментов с ростверком

Свайный фундамент устраивается как на висячих сваях, так и на забивных. Первый случай предполагает использование большего числа свай, которые через трение о боковые стенки распределяют нагрузку на слои грунта. Здесь сваи обладают развитой боковой поверхностью и цепляются за грунт-слои по всей длине ствола. Во втором случае сваи загружаются в грунт без устройства выемки.

В зависимости от проекта свайные фундаменты различаются по количеству опорных элементов и высоте ростверка. По количеству опорных элементов свайные фундаменты могут быть следующими:

• С одиночными сваями, когда необходимо применение при распределении нагрузки от элемента конструкции малой площади (колонны, например).
• Свайно-ленточный фундамент: используется, когда опоры устанавливаются по периметру будущей постройки или для устройства протяженной конструкции.
• Свайные кусты: когда часть здания или его элемент отдаёт нагрузку на несколько близлежащих свай.
• Свайное поле: вариант для крупногабаритных и тяжелых объектов строительства, когда опоры размещаются под всем сооружением.

Свайный фундамент с ростверком представляет собой строительную конструкцию, объединяющую сваи и служащую для равномерного распределения нагрузки будущей постройки на опоры и основание грунтовых слоёв. В народе известны сборные, сборно-монолитные и монолитные ростверки. 

По высоте ростверка фундамент бывает:

• Низким: когда основание расположено чуть ниже уровня земли. Здесь основание опирается на все сваи и по всей площади.
• Повышенным: когда основание расположено чуть выше уровня земли.
• Высоким: применим для гидротехнических сооружений и мостов.

Технология фундамента на винтовых сваях

1. Диагностика грунта: проведение инженерно-геологических изысканий.
2. Проектирование.
3. Подготовка площадки под строительство и разметка мест под сваи.
4. Изготовление направляющих скважин.
5. Погружение и завинчивание свай в требуемых местах. Здесь важно контролировать строгую вертикальность сваи и одну плоскость для всего свайного поля.
6. Заливка свайных труб бетоном для увеличения надежности.
7. Монтаж и приварка к опорам оголовков.
8. Монтаж и обвязка ростверком свайного поля.
9. Ввод инженерных коммуникаций.

Устройство фундамента на ж/б сваях по сборно-монолитной технологии

1. Диагностика грунта: проведение инженерно-геологических изысканий.
2. Проектирование.
3. Подготовка площадки под строительство.
4. Бурение скважин под сваи на требуемую глубину, но не выше глубины промерзания.
5. Забивка ж/б свай и их срезка под уровень плиты.
6. Установка оголовков свай и монтаж плиты. Плитой может служить монолит, УШП или сборно-монолитное перекрытие. В последнем случае монтируются балки согласно проекту (инструкции по монтажу), производится обвязка оголовков свай и балок между собой.
7. Напыление ППУ на сваи и примыкающую к ним плиту.
8. Устанавливается утеплитель между балками и укладывается сетка с дальнейшей её обвязкой.
9. Заливка бетонной смесью марки не ниже M300, уплотнение при помощи вибратора.

Преимущества свайного фундамента, которые Вы получите:

Экономичным делают основание для любых наземных конструкций его обширные возможности, к которым отнести следующее:

• Строительство на слабых, нестабильных грунт-слоях.
• Строительство на сложных рельефах поверхности (на гористой местности, например).
• Нет ограничений по погодным и климатическим условиям при монтаже будущего объекта.
• Минимальна осадка сооружения на сваях.
• Относительно малая стоимость строительства при отсутствии бетонных, земляных работ, работ по обустройству опалубки.
• Быстрота возведения конструкции: например, скорость заколачивания ж/б свай составляет 20 свай в день.
• Возможность возведения пристроя.
• Средний срок службы свайного основания до 100 лет.
• Возможность возведения трёхэтажного здания с мансардой.
• Отсутствие разрушительного влияния морозного пучения (при промерзании грунта) на свайно-винтовые фундаменты.
• Нет ограничений при прокладке инженерных коммуникаций.
• Плита фундамента на сваях не соприкасается с землей, как в случае с УШП.

Проблема тяги капиллярной воды из грунтовых слоёв и, как следствие, промерзания плиты и её разрушения, решается утеплением свай: например, нанесением ППУ на свайные стволы и примыкающую к ним плиту (см. схему):

Утепление ППС-элементов плиты свайного фундамента вкупе с утеплением свай создаёт замкнутый тепловой контур. В результате этого стены и полы дома будут сухими, а тепло из помещения не будет мигрировать в плиту и наоборот.

Ограничения при устройстве свайного фундамента

• Для установки надёжного основания сооружения требуется провести тщательную геодезическую диагностику грунта застраиваемого участка и точный инженерный расчёт.
• В отдельных случаях требуется устройство ростверка, связующего свайное поле.
• Трудности устройства цокольного этажа: проблема решается только на этапе проектирования.
• Требуется обязательное обустройство инженерных систем.

Чрезмерное давление на одни сваи может привести к потере несущей способности всего основания сооружения! Поэтому на этапе проектирования важно точно определиться с характеристиками предполагаемого сооружения и типом используемых свай.

Виды и схемы ростверков

Ростверки для свайных фундаментов бывают ленточными и плитными. Ленточные имеют вид балок, укладываемых по периметру здания и под несущими стенами; плитные представляют собой плиту и применяются, когда сваи расположены по всей площади постройки.

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.

Сваи должны находиться ниже уровня промерзания грунт-слоёв. На горизонтально неустойчивых грунтах следует устанавливать жесткие монолитные или усиленные ростверки!

 По высоте ростверк бывает:

• заглубленным: верхняя плоскость или срез находится ниже уровня грунт-слоёв. Такой ростверк передает часть вертикальной нагрузки на грунт основания.
• повышенным: нижняя плоскость находится на верхнем слое грунта, но не опирается на него.
• высоким или приподнятым: требует устройства забирки (стенки между столбами фундамента). Ростверк передаёт нагрузки на сваи.

Большим спросом пользуются фундаменты, сваи которого связаны металлическим или ж/б ростверком.

Ниже представлены типовые схемы металлического и ж/б ростверка:

В случае пучинистых грунтов ростверк должен быть висячим, т.е. установлен на сваях на высоте более 150 мм от уровня грунта. Во влагонасыщенных грунтах пучение грунтовых слоев может достигать 150 мм, поэтому важно учесть этот момент при проектировании.

Достоинства фундаментов с высоким ростверком:

• Меньшая материалоёмкость при одинаковой жёсткости и несущей способности основания.
• Отсутствуют земляные работы по устройству котлована.
• В качестве альтернативы монолитным плитам можно использовать балки сборно-монолитного перекрытия (см. раздел Комплект СМП).
• Применим на местах с высоким уровнем грунтовых вод.
• Наличие свободного прохода воздуха, предназначенного для постоянной вентиляции и снижения образования застойных зон.

Для поверхностного ростверка при пучинистых грунтах требуется устройство песчаной подушки!

Классификация свай

Стальные  сваи

Винтовые сваи изготавливаются из стали различной марки в зависимости от агрессивности грунтов. Такие сваи имеют вид сверла или обычной трубы со шнековой навивкой.

Ресурс винтовых свай:

• при холодном цинковании – слой быстро слазит, малый срок службы
• при горячем цинковании – не обеспечивает 75-ти летний срок службы
• при порошковом окрашивании - достигается 30-50-ти летний срок службы
• при обработке битумным составом – достигается 50-70-ти летний срок службы
• при обработке эмалью IR02 и нанесении ПУ эмалью – 50-100-ти летний срок
• при обработке ВЛ 05, холодном цинковании, использовании стеклопластика – достигается 300-400-ти летний срок службы

Наибольшее применение нашли следующие винтовые сваи:

Железобетонные сваи

Железобетонные сваи изготавливаются на месте с использованием соответствующей техники. Такие сваи, как правило, изготавливаются из бетона марки М 300 по ГОСТ 19804-2012 «Сваи железобетонные заводского изготовления». Сваи бывают с сечением 200×200 и 400×400 мм, или 250×500,или 200×400 мм. Срок эксплуатации свай: более 100 лет.

Для малоэтажного строительства лучшим вариантом будут ж/б сваи, имеющие сплошное сечение.

Достоинства ж/б забивных свай:

• Срок службы: более 100лет
• Высокая несущая способность
• Соответствие ГОСТу
• Быстрота возведения: от 20 свай в день
• Высокое качество
• Устойчивость к пучению грунта: забивка свай производится ниже глубины промерзания грунта
• Влагостойкость сваи: отсутствие разрушающего воздействия грунтовых вод на свайный фундамент
• Прочность свай
• Экономичность
• Отсутствие подготовительных работ
• Удобно комбинировать с другими типами фундаментов
• Возможно строительство круглый год

Применение винтовых и ж/б свай

Применение винтовых свай: строительство дома на болоте, склоне, лесной зоне, на почвах с высоким уровнем грунтовых вод; для усиления ленточных, плитных фундаментов; для беседок, надворных построек.

Применение ж/б свай: заборы, гаражи, ангары, дома из бруса, дома из бревна, кирпичные дома, дома из газобетона, каркасные дома, бани, беседки, промышленные здания.

Стоимость свай и устройства свайного фундамента

Стоимость изготовления ж/б свай зависит от их длины, сечения, нагрузки, которая определяется диаметром закладной арматуры, и прочими техническими моментами. В среднем стоимость производства ж/б свай начинается от 2500 руб. за 3 м.п., от 3200 руб. за 4 м.п. и т.д.

Цены

Железобетонные забивные сваи

Ориентировочные цены на ж/б забивные сваи сечением 300×300

* цена указана в зависимости от длины ствола, с оголовком

Стоимость монтажа сваи: 1500-1800 руб/шт.

Стоимость устройства свайного фундамента составляет от 6500 руб./кв.м.

Срок возведения фундамента: 12-14 дней, из них 4-5 дней – монтаж плиты.

Заказывая сваи у нас, Вы получите качественный продукт, отвечающий требованиям ГОСТ, в предсказуемые сроки! Мы также проектируем свайные фундаменты, рассчитаем его стоимость и выполняем монтаж. Вы получите необходимую консультацию специалиста по правильному применению нашей технологии и монтажу.