Свайный фундамент – виды и типы, плюсы и минусы, характеристики

5 этап – монтаж каркаса

Каркас свайного фундамента обеспечит форму и соответствие геометрических параметров сваи расчетным, а также исключит впитывание бетона в почву и уменьшит его потери. Для формирования оболочки (каркаса) можно использовать:

Опалубка (каркас) из рубероида для свайного фундаментаРубероид. Желательно скрутить в два слоя. При этом диаметр скрутки соответствует расчетному, длина равна глубине погружения плюс высота надземной части.

Чтобы рубероид держал форму его можно обмотать скотчем. На нижнюю часть скрутки одевается плотный пакет, или ее заматывают плотной пленкой. Это поможет предотвратить впитывание воды из бетонного раствора в почву и минимизировать воздействие на сваю грунтовых вод.

Полимерный картон. Заводская опалубка из картонного полимера позволяет упростить работу и получить надежный и прочный каркас.

Характеристики картонной опалубки представлены в таблице:

Картонная опалубка (каркас) для свайного фундамента

Показатель	Параметры
Диаметр	150-1250 мм.
Толщина стенки	3-15 мм.
Длина	до 11 м.п.
Вес одного погонного метра	1,8-9 кг.
Сечение	– круглое – квадратное.
Стоимость	5-30 евро за м.п.

Скорлупа ППУ для утепления труб отлично подойдет для изготовления каркаса буронабивных свай.

Характеристики скорлупы из пенополиуретана представлены в таблице:

Опалубка для свайного фундамента из ППУ скорлупы

Показатель	Параметры
Диаметр	45-1020 мм.
Толщина стенки	40, 45, 50, 100 мм.
Длина	300-1000 мм.
Вес одного погонного метра	от 0,5 кг.
Сечение	– круглое
Стоимость	от 140 руб./м.п.
Покрытие	– фольга; – армированная фольга; – стеклопластик; – оцинковка.

Что такое свайный фундамент?

Схема свайного фундамента с ростверкомПредставляет 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

Виды опор

Рассмотрим, какие виды винтовых опор используются в современном строительстве:

По области применения

Использование этого типа фундамента ведется гораздо шире, чем это может показаться на первый взгляд.

Винтовые сваи успешно применяются в следующих областях:

Капитальное строительство.
Индивидуальное жилое строительство.
Мосты, причалы, прочие гидротехнические сооружения.
Несущие опоры ЛЭП, мачты и т.п.
Ангары.
Теплицы.
Заборы или ограждения и т.д.

Рост популярности этого типа основания значительно расширил область применения, и этот процесс еще не закончен.

Размеры

Используются стальные трубы разных диаметров. Наиболее распространены трубы 108 мм, этот размер обеспечивает достаточно высокую несущую способность при хорошем вхождении в грунт.

Общий диапазон диаметров труб находится в пределах 57-219 мм, но в некоторых случаях используются и более толстые опоры.

В частном домостроении трубы более 159 мм не используются из-за сложности погружения.

Длина труб также имеет много вариантов. Существуют типоразмеры от 1650 до 9000 мм, используемые в соответствующих условиях.

Чем меньше прочность и плотность грунта, тем длиннее должен быть ствол.

Количество лопастей

Существуют одно- и многолопастные конструкции. Однолопастные используются на относительно надежных грунтах.

Превышение нагрузки или реверс сваи при установке приводят к потере сцепления с грунтом.

Для ответственных построек на слабонесущих грунтах используют многолопастные сваи, которые демонстрируют большую устойчивость к возможным нагрузкам.

Кроме того, увеличение количества лопастей позволяет уменьшить диаметр ствола, что облегчает погружение.

При этом, толщина стенок должна обеспечивать необходимую жесткость.

Наконечники

Наконечник принимает на себя нагрузку при погружении, что выдвигает довольно жесткие требования к его конструкции.

Существуют:

Сварные наконечники. Изготавливаются путем заужения диаметра трубы путем удаления клиновидных участков и соединения полученных фрагментов в конус. Швы свариваются и образуется заостренный конец. Применяются для относительно слабых, мягких грунтов.
Литые наконечники. Изготавливаются (отливаются) отдельно и прикрепляются к трубе. Обладают большой толщиной, способны разрушать встречающиеся препятствия. Используются на плотных и сложных грунтах.

Материал изготовления

Используются разные марки стали — от обычной Ст 3, до более прочной Ст 20.

Для применения в сильноагрессивных грунтах с большими нагрузками и возможностью электростатической коррозии используются прочные марки стали 30 ХМА и 09Г2С.

Тип защитного покрытия

Наиболее эффективным покрытием считается нанесение слоя цинка. При этом, сам материал должен быть достаточно устойчивым к возникновению коррозии.

Полимерные материалы, нанесенные на сваи, стираются при погружении и свою задачу выполнить не могут.

Они необходимы только для защиты наружной части опор и требуют периодического обновления.

Многие инженеры предлагают свои варианты защиты, от мастик до нанесения слоя резины, но большого распространения эти методы пока не получили.

Забивной свайный фундамент

Забивной фундамент сооружается с применением железобетонных свай квадратного сечения с заостренным концом. Но они считаются менее надежными по сравнению с металлическими трубами, которые за счет наличия лопастей обладают лучшей устойчивостью.

Рисунок 8. Забивные железобетонные сваи

Особенности

Железобетонные сваи изготовляются в заводских условиях из качественного бетона с предварительным армированием. Они бывают разной длины, что позволяет сооружать забивной фундамент практически на любых почвах (исключение составляют скалистые), так как изделия погружаются на глубину залегания плотных несущих слоев.

Рисунок 9. Конструкция забивного свайного фундамента

Основные плюсы:

Устойчивость к неблагоприятным климатическим условиям.
Способность выдерживать вертикальные и горизонтальные нагрузки за счет качественного армирования железобетонных свай.
Минимальная трудоемкость устройства, поскольку погружение выполняется с привлечением спецтехники.
Небольшой объем земляных работ – для погружения не требуется предварительно делать скважины или копать траншеи.

Этапы монтажа

Последовательность устройства фундамента на забивных сваях:

Подготовка строительной площадки.
Разметочные работы.
Подготовка подъездных путей для спецтехники, которая будет производить забивку свай.
Забивка железобетонных опор ударным или вибрационным способом.
Фото 10. Процесс забивки свай
Монтаж ростверка.

Фото 11. Забивные сваи, обвязанные металлическим швеллером

Процесс забивки железобетонных свай показан в следующем видео:

Минусы и плюсы свайного фундамента

Теперь подробнее поговорим о достоинствах и недостатках свайного фундамента. К неоспоримым достоинствам можно отнести следующие аспекты:

Возможность возведения фундамента на участках со сложным рельефом и большим уклоном. Там, где для других видов фундаментов пришлось бы разориться на бетон, или же потратить много денег на земляные работы, выравнивая участок, сваи на голову обыгрывают своих конкурентов, так как свайный фундамент не имеет практически никаких ограничений по перепадам высот.
Возможность использования свай практически на любых грунтах – он будет устойчив как на заболоченной местности, так и на глинистых грунтах. Закладывание фундамента на сваях целесообразно, когда верхний слой почвы отличается малой несущей способностью и значительной толщиной:

На черноземных, плодородных и заиленных землях, рядом с лесными угодьями.
В болотистой местности, на торфяниках, песчано-глинистых плывунах, глинах и суглинках в пластичном состоянии.
На солончаках, просадочных грунтах.
В регионах с вечной мерзлотой, при значительной глубине промерзания.
В районах с высоким УГВ (уровнем грунтовых вод), с угрозой подтопления.
На лесовидных почвах, теряющих прочность при насыщении водой.
Во всех указанных случаях нагрузку от дома необходимо передать на плотные слои грунта. Ленточные фундаменты или утепленная шведская плита при такой глубине становятся экономически невыгодными, да и попросту, такие фундаменты могут оказаться непрочными.

Небольшая трудоемкость работ. Если рассматривать винтовые сваи, то процесс монтажа заключается в завинчивании свай в грунт. Как правило, с этой работой может справиться два человека без использования специальной техники. Отсюда вытекает еще один плюс – возможность проведения работ своими руками без привлечения наемных специалистов.
Высокая скорость работ. Фундамент из винтовых свай может быть возведет за один день, а уже на следующий день можно проводить дальнейшие работы по возведению дома.
Низкая стоимость. Готовый фундамент из буронабивных или винтовых свай обойдется на порядки дешевле других видов фундамента.

Существуют у такого вида фундамента и минусы:

Пониженная несущая способность свай по сравнению с другими видами фундаментов. При неправильном расчете нагрузки на сваи, они могут просесть, повредив каркас строения

Поэтому перед выбором вида фундамента важно сделать все необходимые расчеты и убедиться, что будущий фундамент будет способен нести нагрузки от строения.
Если для стройки выбраны винтовые сваи, но при этом вы планируете построить тяжелый дом, то выходом из этой ситуации будет использование винтовых свай диаметром больше чем 133 мм (стандартный диаметр винтовых свай). При этом проблемой является то, что многие компании, работающие на рынке, не имеют возможности и специальной техники для монтажа таких свай.
Отсутствие подвала. В домах на свайных фундаментах нет возможности организовать полноценный подвал, так как при монтаже фундамента не происходит выемки грунта под домом

Однако, при расположении домов на большом уклоне, получится организовать хозяйственные помещения в образовавшемся пространстве

В домах на свайных фундаментах нет возможности организовать полноценный подвал, так как при монтаже фундамента не происходит выемки грунта под домом. Однако, при расположении домов на большом уклоне, получится организовать хозяйственные помещения в образовавшемся пространстве.

Необходимость дополнительного утепления цоколя здания. Минусов свайных фундаментов является продуваемый цоколь строения. Это создает обязательную необходимость (в отличие от бетонных фундаментов) в утеплении.

Забивные сваи

Забивные сваи – это железобетонные изделия, в виде мощного стержня квадратного сечения, имеющие с одной стороны заостренный конец. Погружение забивных свай в землю, осуществляется ударным способом. Забивной свайный фундамент отличают прочностные технические характеристики. В сравнении с другими видами (ТИСЭ, буронабивными и винтовыми вариациями технологий), забивные сваи являются самым надежным и устойчивым сооружением, имеющим максимальную несущую способность, в разы превышающую эквивалент прочности в соотношении с иными способами установки фундаментов. Помимо железобетонных опор, для забивных фундаментов используют деревянные сваи, изготовленные из твердых сортов древесины (лиственница, сосна, бук, дуб, ясень и т.д.). Твердость древесины определяется методом Бринелля — шарик из закаленного железа вдавливают в дерево с силой 100 кг, и измеряют образовавшуюся лунку. Также вместо винтовых лопастных свай применяют забивные трубы с конусообразным наконечником. В итоге забивной вариант трубы обладает большей несущей способностью, чем винтовой вид погружения. Не смотря на то, что для ввинчивания опор применяется конструкция идентичного размера, а диаметр лопастей значительно превышает габариты трубы, вбиваемая свая гораздо прочнее и надежнее.

Технические показатели забивных свай

Забивные сваи изготавливаются на заводах согласно регламенту ГОСТа, поэтому марка бетона, используемая для производства изделия должна иметь прочность не ниже 300 кгс/см2 при испытаниях на сжатие. Такие бетоны считаются тяжелыми и применяются для возведения долговечных сооружений, строения взлетных полос и эстакад дорог. При строительстве других типов свайных фундаментов, где бетонирование свай фундамента осуществляется на объектах (буронабивные сваи, сваи ТИСЭ), естественно, используется менее прочный бетон, поскольку технологически невозможно в полевых условиях создать сваю, идентичную произведенной на заводе.

Забивные сваи под деревянный или каркасный дом

Сваи железобетонные забивные, используемые компанией «Монолит» для строительства частных деревянных или каркасных домов имеют длину 3-4 метра и сечение 150-150 или 200х200 мм. Этот размер, разумеется, меньше, чем при возведении кирпичных домов или многоэтажных зданий и сооружений. Но он достаточен, чтобы свая достигла твердого пласта грунта и имела нужную несущую способность. На сегодняшний день мы являемся практически единственной организацией, работающей с сваями имеющие такие размеры и производящие забивку свай даже в самых стесненных условиях. Проблема использования свай забивных железобетонных таких габаритов заключается в отсутствии малогабаритной сваебойной техники. А применение громоздких тяжелых машин запрещено СНиПами и правилами техники безопасности. Размер рабочей площади для использования массивных забивных установок обязан соответствовать нормам — расстояние до ближайшего построенного объекта не должно быть менее 25 м. Поэтому многие организации просто отказались от производства фундаментов на забивных сваях под частные дома густо. Специалисты компании «Монолит» решили этот вопрос покупкой малогабаритной техники и переоборудованием системы механизмов. В результате модернизации мы получили практически новую сваебойную установку.

Минусы винтового фундамента. Минусы свайного фундамента

1. Возможно несоответствие срока службы конструкции требованиям ГОСТ 27751-2014 «Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения».

Подобное неизбежно случится, если при разработке проекта не будут учтены степень коррозионной агрессивности грунтов на участке строительства (подробнее «Экспресс-геология и измерения коррозионной активности грунтов»), а также наличие в грунте блуждающих токов.

Только подобрав толщину стенки ствола и лопасти (подробнее «Расчет толщины стенки ствола»), марку стали (подробнее «На что влияет марка стали?») в соответствии с указанными данными, определив порядок действий для снижения коррозии (водоотведение, применение цинковых анодов – подробнее «Коррозия: причины, способы защиты») можно обеспечить нормативный срок службы фундаментный конструкции и всего здания/сооружения.

2. Возможен уход в «срыв» однолопастных дезаксиальных винтовых свай при передаче проектных нагрузок, если диаметр их ствола менее 159 мм.

При расчете свайно-винтовых фундаментов используются формулы, заложенные в СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты». Эти формулы разработаны еще в 60-х годах 20 века и базируются на упрощенных моделях взаимодействия (модель Мариупольского для анкеров), а потому не учитывают многие особенности совместной работы свай и грунтов.

Поэтому расчет несущей способности винтового основания должен осуществляться в системах автоматизированного проектирования (САПР), базирующихся на методе конечных элементов (МКЭ).

3. Может потребоваться бетонирование основания колонны или проведение работ по созданию жесткого сопряжения для однолопастных свай малых диаметров (57-76 мм).

Из-за недостаточности диаметра ствола эти разновидности не обеспечивают нужное сопротивление горизонтальным нагрузкам без проведения дополнительных мероприятий.

Чтобы отказаться от бетонирования основания колонны или создания жесткого сопряжения, достаточно использовать модификации с двумя лопастями или с элементом сопротивления боковым нагрузкам.

4. Возможно нарушение структуры грунта при погружении винтовых свай и последующее снижение несущей способности.

Такие ситуации возникают, когда в расчетах учитывается только диаметр лопасти, но не ее конфигурация.

Конфигурация лопасти винтовой сваи, подобранная под конкретные грунтовые условия, позволяет свести к минимуму нарушения структуры грунта при погружении, что обеспечивает надлежащее восприятие проектных нагрузок (подробнее «Принципы подбора параметров лопастей»).

5. Возможно снижение несущей способности свай с двумя и более лопастями даже относительно однолопастных дезаксиальных конструкций (так называемый «обратный эффект»).

Причина подобного явления – в неправильном (часто просто бездумном) расположении второй и последующих лопастей на стволе.

Чтобы многолопастные сваи воспринимали проектные нагрузки, расстояние между лопастями, шаг, угол наклона должны быть смоделированы в САПР, базирующихся на методе конечных элементов, с учетом данных о грунтовых условиях площадки строительства и данных о нагрузках от строения (подробнее «Особенности расчета двухлопастных винтовых свай»).

6. Неравномерное распределение запаса прочности по фундаменту, из-за которого снижается уровень его надежности и сокращается срок службы.

Причина – неучет различных величин нагрузок, воздействующих на фундаменты даже простых сооружений (под ответственными узлами, под несущими стенами, под ненесущими стенами и лагами пола).

Чтобы этого избежать, под каждый тип нагрузки нужно использовать определенную модификацию свай (подробнее «Расчет свайного фундамента»).

Таким образом, все минусы свайно-винтового фундамента по большому счету связаны с игнорированием его особенностей и сильных сторон.

Что такое свайно-ростверковый фундамент

Свайный фундамент, наверное, представляют себе все: это некоторое количество свай, заглубленных в грунт до уровня несущего слоя или ниже уровня промерзания. В чистом виде этот тип фундамента используется редко. Виной тому своеобразная конструкция, которая не позволяет перераспределять между сваями нагрузку от дома. Потому свайный фундамент в основном делают под срубы из бревна или бруса, иногда — под каркасные постройки. Эти типы стройматериала, из-за своих особенностей, сами перераспределяют нагрузку. С домами из других материалов они совместимы плохо.

Зато их усовершенствованный вид — свайный фундамент с ростверком — лишен многих недостатков и может использоваться и под кирпичные, и под блочные постройки. В них все опоры завязаны при помощи ленты из металла или железобетона (бетона) в единую конструкцию. Эта лента и называется ростверком.

Так выглядит свайно-ростверковый фундамент вынутый из земли

Ростверк — это часть фундамента, объединяющая оголовки свай и служащая опорой для стен. Именно ростверк принимает, и за счет замкнутой конструкции, перераспределяет нагрузку, передавая ее на сваи. Он может быть металлическим, деревянным, бетонным или железобетонным. По типу исполнения бетонные (железобетонные) ростверки бывают низкими и высокими.

Различают свайные фундаменты с высоким и низки ростверком

Высокий ростверк находится выше уровня земли. Чаще всего его делают из металла — швеллеров большого сечения или квадратных металлических труб. Еще делают такой ростверк из бетона, но его устройство сложнее: приходится придумывать, как залить ленту на расстоянии от земли.

Как работает ростверк и что он дает

Любой дом в разных частях будет давать разную нагрузку: отделка, мебель, санфаянс, другие вещи размещены неравномерно. Следовательно, и нагрузка от разных его частей будет разной. Ростверк принимает на себя эти неравномерные нагрузки и перераспределяет их. Сваям уже передается «выровненная» нагрузка.

Чем отличаются свайные и свайно-ростверковые фундаменты (чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)

Чем это хорошо? Тем, что при одинаковой нагруженности свай, меньше шансов на то, что они будут усаживаться неравномерно. А неравномерная усадка ведет, как известно, к трещинам в фундаменте и стенах. Потому свайно-ростверковый фундамент более стабилен. Хотя главный недостаток свайных фундаментов остается: мы не можем знать, что за грунт находится под каждой из свай. Потому спрогнозировать их поведение нереально. Именно поэтому их не очень любят архитекторы: гарантировать многолетнюю эксплуатацию дома невозможно.

Ленточный фундамент на сваях

Более предсказуемы в этом плане низкие ростверки. Они начинаются обычно ниже уровня земли и отливаются из армированного (или нет — зависит от проекта) бетона. Причем арматура свай связывается с арматурой ростверка.

В этом случае ростверк — это мелкозаглубенный ленточный фундамент и изготавливается он по той же технологии. Отличается тем, что имеет жесткую связь со сваями, что в разы повышает надежность и устойчивость конструкции. Еще такие фундаменты называют ленточными на сваях или свайно-ленточными. Такая конструкция является почти идеальной: сочетает в себе плюсы свайного и ленточного фундамента, в значительной мере компенсируя их недостатки.

Устройство свайно-ленточного фундамента (чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)

Как он работает? Нагрузка от дома передается на ленту. Благодаря наличию продольной арматуры перераспределяется по всей площади. Так как лента опирается и на грунт, то часть нагрузки передается ему, остальная приходится на сваи. При этом нагрузка и усадка равномерны: их «выравнивает» лента.

В зимнее время, когда начинают на фундамент воздействовать силы пучения, проявляются все плюсы свайно-ленточного фундамента. Если дом стоит на пучнистых грунтах, их глубина заложения ниже уровня замерзания, очень сложно представить условия, при которых дом перекости или он даст неравномерную усадку.

При воздействии сил пучения на ленту, «пятки» свай, да и они сами, не дают возможности грунтам сдвинуть фундамент. Потому ленточно-свайные фундаменты — отличный выбор на сильно пучнистых почвах. Затраты при этом гораздо выше, чем при строительстве обычного свайного фундамента, но намного ниже, чем при строительстве ленты ниже глубины промерзания.

Что такое свайный фундамент?

Схема свайного фундамента с ростверкомВоображает 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.