Информация общего характера о железобетонных сваях (ЖБС)
Железобетонные сваи (ЖБС), являющиеся соединительной конструкцией между основанием здания и слоем почвы (на котором сооружение возводится), представляют собой арматурный каркас, залитый бетонной смесью. Опора – это не что иное, как штырь, который, пройдя сквозь сыпучие почвы, входит в прочные слои грунта.
Прочностные характеристики изделий находятся в прямой зависимости от используемой для их изготовления марки бетона. Она может варьироваться от М250 до М400. Чем марка выше, тем сваи надежнее и прочнее.
Достоинства ЖБС:
- Они являются идеальным соотношением цена/качество.
- Их прочность (то есть, высокая несущая способность). В среднем каждая опора может выдерживать 10-60 тонн, нормально функционируя при этом. Это обусловлено не только маркой бетона, но и арматурой, которая является неотъемлемой составляющей любой ЖБС.
- Долгий эксплуатационный срок (порядка 90÷100 лет при абсолютном соблюдении технологии монтажа). Причем, в течение этих лет не происходит потери таких свойств, как морозоустойчивость и влагостойкость; а также технической характеристики – предела прочности на сжатие (он находится в зависимости от марки бетона и устройства каркаса).
На заметку! Влагостойкость и морозоустойчивость – крайне важные эксплуатационные параметры, а вот предел прочности весьма важен при монтаже изделий
Если не брать данный показатель во внимание, то может так случиться, что при забивании или вдавливании свай они просто могут рассыпаться
- Изделия устойчивы к гниению и коррозии.
- Устойчивость ЖБС, практически, на всех типах грунтов. Достигается это исключительно благодаря тому, что опоры очень глубоко монтируют в почву.
- Использование подобных ж/б изделий позволяет укоротить сроки строительства.
- Возможность возводить сооружения не только на прочных грунтах, но и подвижных (например, в районах с повышенной сейсмичностью), влажных, глинистых, заболоченных и промерзших.
- Относительная доступность. Независимо от региона проживания подобные бетонные изделия можно без труда приобрести и организовать их доставку.
- Возможность использовать разнообразные технологии для установки ЖБС.
- Широкий выбор ж/б свай.
К минусу изделий относят их вес. Это существенно усложняет погрузку/разгрузку свай и их монтаж, так как для этого приходится задействовать специальную технику. А это, естественно, дополнительные трудозатраты и денежные тоже.
Этапы строительства и установки винтового фундамента
Технология обустройства такого основания проста и не требует рытья траншей. Пошагово:
- Начинают работы с разметки земельного участка, устанавливая колышки по периметру – это будут места для ввинчивания опор.
- Далее, натягивают шнур между ними – это контур будущего основания дома.
- Далее вынимается грунт на 10-15 сантиметров под каждую опору, исходя из диаметра лопастей.
- По разметке нужно ввинтить опоры в грунт. Для этой цели в верхней части сваи выполнены отверстия – в них вставляют лом или трубы (зависит от диаметра свай), они и будут рычагами для закручивания.
- Свая должна вкручиваться строго перпендикулярно поверхности грунта. Полностью свая не вворачивается – остается некоторый запас.
- Опоры делают одинаковыми по длине – излишки срезают болгаркой.
Мнение эксперта
Сергей Юрьевич
Строительство домов, пристроек, террас и веранд
Задать вопрос
Во время работ очень важно проконтролировать перпендикулярность с помощью уровня. После выполненных действий опору обязательно заполняют бетоном для исключения попадания внутрь влаги, увеличения прочности изделия и жесткости всей конструкции
После выполненных действий опору обязательно заполняют бетоном для исключения попадания внутрь влаги, увеличения прочности изделия и жесткости всей конструкции.
Далее, приваривается дополнительный элемент – оголовок. Именно на него будет установлена плита или же балка ростверка. При этом какие-либо перекосы недопустимы!
После уже производят обвязку, которая делается по деревянным или же металлическим перемычкам. В том или ином случае необходима обработка антисептиком или антикоррозийным средством соответственно.
При некотором опыте можно не прибегать к услугам специальных бригад, а выполнить работы своими руками – достаточно хотя бы раз посмотреть на то, как это правильно делается, а также иметь хотя бы минимальные строительные навыки.
Какой фундамент лучше — свайный или ленточный
Ленточный фундамент прост и надежен для любой, даже самой громоздкой постройки, и его применяют на различных грунтах.
По сути это замкнутая часть и опора всех стен здания, и она погружена в грунт на заданную глубину.
Такой фундамент может быть изготовлен из следующих материалов:
- Кирпич.
- Камень.
- Фундаментный блок.
- Комбинированный способ.
- Монолит из железобетона.
Последний способ наиболее распространен.
Плюсы:
- Надежность.
- Прочность.
- Отличные эксплуатационные показатели.
- Высокая устойчивость к нагрузкам. Лента выдерживает нагрузки, превышающие вес здания.
- Малый объем земляных работ.
- Всесезонность обустройства.
- Большой срок службы.
Присутствуют и некоторые минусы, свойственные любым конструкциям:
- Большой собственный вес.
- Возможно образование трещин или даже перелома фундамента в случае появления давления в определенной точке.
- Немалые материальные затраты.
- Велика трудоемкость работы.
Оба вида основания – как свайное, так и ленточное имеет свои достоинства и недостатки, и сделать правильный выбор можно только исходя из конкретных условий.
Выбирать следует, прежде всего, исходя из гидрогеологической ситуации на данном участке, сезонными изменениями грунтовых вод, типом рельефа и многими другими факторами. Исходя из всех параметров, и их сочетания осуществляется оптимальный выбор.
Виды забивных свай
В основном при строительстве домов используют вот такие забивные сваи:
- Железобетонные. Часто используемые сваи. У таких свай несущая способность, к примеру, длинной 3 метра и сечением 150 на 150мм, доходит до 40 тонн. Их срок службы от 50 до 150 лет. Бывают такие характеристики свай:
- сваи с напрягаемой и ненапрягаемой арматурой;
- круглого, квадратного, таврового и полого сечения;
- призматические и цилиндрические;
- монолитные и сборные (составные);
- сваи с расширенной, окованной или полой пятой.
- Деревянные. Применяются в основном как фундамент для и каркасных домов и деревянных срубов. Деревянные сваи, производят из лиственницы дуба и кедра или из подобных твердых пород. Как правило, на нижний конец сваи устанавливают стальной наконечник. При правильной эксплуатации такой фундамент может прослужить не менее 50 лет.
- Стальные (винтовые сваи). Используются не так часто. Изготавливаются в основном из трубы, рельсы, швеллера и др. Срок службы около 50 лет.
Методы расчета
Несущая способность грунта
Оболочки в условиях строительной площадки проходят несколько испытаний. Число контрольных исследований выбирает автор проекта с учетом полевых условий, конструкции здания, проектной способности свай по рекомендациям строительных ГОСТ на изыскание грунтов. Ревизионные испытания выполняют в начале погружения, чтобы не перерасходовать бетон и металл и полностью использовать проектную прочность.
Контрольные изыскания проводят методами:
- статического давления на сваю;
- динамического действия;
- изучением грунта при погружении эталонного стержня;
- исследованием почвы статичным зондом.
Статичному испытанию подвергается 1% от количества свай на площадке, результат зависит от сложности грунта, формата нагрузок и количества разновидностей вертикальных опор. Динамической нагрузке подвергается 2% от количества стержней, но не меньше 6 – 9 в зависимости от класса строения.
Несущие характеристики сваи и грунта можно рассчитать по формулам теоретическим, динамическим и пробным способом.
Теоретический
Качественный результат расчета взаимодействия свай и почвы получается с учетом пластики грунтового слоя, сжимаемости фундаментного стержня. Определяются локальные области предельного напряжения и перераспределение касательных нагрузок. Минимальное расстояние между винтовыми элементами принимается в размере двойного лопастного диаметра, а максимум выбирается по способности ростверка и опоры сопротивляться давлению.
Пролет между столбами рассматривают жестко закрепленной балкой с двух торцов, нагрузку определяют так, чтобы не возникали деформации, а центральный прогиб был не больше нормативов.
Теоретически расчет несущей способности сваи выражается формулой W = H / d, где:
- H — расчетная несущая характеристика стержня;
- d — коэффициент прочности, учитывающий запас сопротивления давлению.
Величина H определяется умножением площади опоры или на расчетное сопротивление почвы там, где она закладывается в землю. Для распространенных почвенных слоев такие показатели приводятся в строительных таблицах при условии заглубления больше 1,5 метра. При погружении земля теряет плотность, начальные характеристики длительно восстанавливаются. Принимается максимальное расстояние между опорами на уровне трех метров. Если при расчете получаются большие промежутки, добавляют несколько стержней для уменьшения пролета.
Динамический
Контрольные испытания проводят зондированием и специальным расчетом, но таких итогов недостаточно и требуется испытание почвенных слоев погружением эталонных опор. Сваи отягощаются на уровне расчетной нагрузки, которая находится по нормативным документам СП 24.13330 – 2011, где регламентируется проектирование свайных фундаментов.
Технология динамического метода заключается в том, что при заглублении столба увеличивается сопротивление почвенного слоя
Принимается во внимание связь между силой удара при погружении и несущей характеристикой элемента. Забивка выявляет слабые места свайного поля и оболочек для вычисления диаметра и протяженности опорного столба
Вид свай выбирают по свойствам пласта, который располагается под острием стержня. Сваи-стойки монтируют, если используется малосжимаемые скальные почвы. В других вариантах ставят сваи трения (защемленные в земле). Длина выбирается с учетом того, что стержень заделывается в тело ростверка на 5 – 10 см при вертикальной нагрузке.
Пробный
Процесс пробного заглубления сопровождают техническими документами, где проставляют размер, вид и расчетную нагрузку на сваю. Для проведения требуется подробный план фундамента с приведенными шурфами зондирования, которые исследовались геологами. Указывается прохождение коммуникаций и электрических кабелей.
Пробные забивки проводят в случае:
- присутствия слабых почв, техногенных насыпных участков;
- количества свай больше 2 тыс.;
- строительства многоэтажек свыше пяти этажей;
- если есть сомнения в правильности теоретической части расчета.
Погружение сопровождается техническими документами с указанием расчетных нагрузок, типа оболочек. Результаты испытания заносятся в журнал, где описываются полученные повреждения, категория молота и число ударов до конечного погружения.
Плюсы и минусы свайного основания
У любой конструкции – свайные фундаменты не исключение – имеются как свои плюсы, так и минусы.
Плюсы
Плюсы свайных оснований из ж/б свай для применения в частном строительстве:
- Устойчивость ко всем видам нагрузок.
- Имеющаяся химическая инертность бетонной смеси очень важна при обустройстве оснований в тех грунтах, которые химически активны.
- Долговечность.
- Высокий запас прочности. Это дает возможность достройки второго этажа (по необходимости).
Минусы
Имеющиеся недостатки:
- Необходимость применения спецтехники.
- Если в монтаже применяются копры, то велика вероятность разрушения ветхих построек из-за сильных колебаний грунта.
- Если используется спецтехника, то на тесной стройплощадке может не хватить места для маневрирования первой.
Учитывая все плюсы и минусы, все же железобетонные сваи – лучшее и самое надежное решение для постройки загородного дома. Поскольку именно такой фундамент самый прочный и долговечный.
Несущая способность свай
Планируя строительство свайного фундамента, в первую очередь следует позаботиться об обеспечении должного уровня несущей способности. При этом устанавливать избыточное количество свай экономически нецелесообразно. Поэтому проектирование свайного фундамента обычно поручают специализированной компании. Однако общие знания все же необходимы. В частности:
оценка геологических особенностей местности. Результат определит тип сваи, ее длину, диаметр, толщину и тип арматуры, число продольных стержней, толщину поперечной проволоки, расстояние между забивными сваями;
расчет на трещиностойкость (коэффициент динамичности равен 1,25);
способ установки. Сваи могут быть установлены тремя способами: одиночными опорами, рядным порядком, свайным полем;
расчет на прочность сваи (коэффициент динамичности равен 1,5);
обоснование о необходимости заполнения полых свай;
место расположения близлежащего строения (минимальное расстояние – 15 м.п.)
Как рассчитать количество свай на фундамент
Чтобы примерно определить, сколько свай необходимо для фундамента дома нужно:
рассчитать статическую нагрузку, т.е. определить вес будущего строения. Для этого нужно сложить вес: – материалов, из которого будет построен дом (несущие стены и перегородки);– перекрытий;
– стропильной системы и кровельного материала;
– остекления и дверей;
– отделочных материалов (наружная и внутренняя отделка);
– ориентировочный вес мебели, бытовых, отопительных и сантехнических приборов.
оценить несущую способность одной сваи (узнать можно у производителя, у которого предполагается купить сваи);
рассчитать динамическую нагрузку. Учитывает количество проживающих в доме;
добавить 10-15% на компенсацию погрешности расчета и возможное увеличение массы строения;
разделить вес строения на несущую способность сваи. Таким образом, будет рассчитано число свай. Зная их число, можно определить общую стоимость реализации проекта.
Шага установки забивных железобетонных свай
Что касается расстояния между сваями (шаг установки), то расчет ведётся исходя из их числа и периметра строения. При этом сваи обязательно устанавливаются по углам, в месте пересечения стен, под колоннами, под тяжелыми объектами.
Примечание. Ориентировочные данные для устройства фундамента двухэтажного каркасного дома на суглинистой почве, которая преобладает в РФ: диаметр свай 150 мм, длина 3 м.
Размеры разных типов свай
В соответствием с положениями ГОСТ №19805, цельные опоры квадратного сечения (С) выпускаются в следующих типоразмерах:
| Сечение, см | Длина, м |
| 20*20 | 3-6 |
| 25*25 | 4-6 |
| 30*30 | 3-12 |
| 35*35 | 4-16 |
| 40*40 | 4-18 |
Тело сваи изготавливается из бетона, соответствующего классу В20 по прочности на сжатие, марки F150 по морозостойкости и классу гидрофобности W8. В зависимости от типа армирования конструкции могут иметь пространственный либо продольный каркас из стержней арматуры А2 и А3 диаметром 11-16 мм.
Стальными сетками дополнительно укрепляется торцевая часть опоры, принимающая на себя удары дизель-молота в процессе забивки. Острие сваи усиливается обоймой из листового металла либо наваренным на каркас конусом из арматуры.
Рис. 1.2: Цельные квадратные сваи
Квадратные сваи с круглой полостью марки СП поставляются в двух типоразмерах:
| Сечение, см | Длина м |
| 30*30 | 3-12 |
| 40*40 | 3-12 |
Конструкции производятся из тяжелых бетонов марки М200 и М300. В сваях из бетона М200 минимальная толщина стенки составляет 60 мм, в свая из бетона М300 — 40 мм. Никакого функционального назначения внутренняя полость не несет, ее задача — удешевить стоимость железобетонной опоры посредством снижения расходных материалов при ее изготовлении. Сваи марки СП имеют ограничение в применении — они не могут использоваться в регионах с повышенным риском сейсмической активности.
Рис. 1.3: Сваи круглого сечения
Сваи типа СК — круглые полые конструкции, производятся в следующей размерной сетке:
| Диаметр, см | Длина, м |
| 40 | 4-18 |
| 50 | 4-18 |
| 60 | 4-18 |
| 80 | 4-20 |
Тело круглых свай выполняется из бетона марки М300. Для армирования используется пространственный каркас, состоящий из продольных стержней арматуры класса А1-А3, соединенных спиралью из стальной проволоки В1 диаметром 5 мм. Такие сваи могут производится в двух исполнениях — с закрытым и открытым нижним торцом, в последнем случае при забивке внутренняя полость сваи заполняется грунтом, что придает ей дополнительную устойчивостью.
Рис. 1.4: Сваи-оболочки
Сваи-оболочки (СО) являются разновидностью круглых свай. Оболочками именуются все полые конструкции круглого сечения, диаметр которых превышает 80 см. На сегодняшний день производится 3 типоразмера свай СО:
| Диаметр, см | Длина, м |
| 100 | 4-12 |
| 120 | 4-12 |
| 160 | 4-12 |
Сваи-оболочки всегда изготавливаются с открытым нижним торцом. Толщина стенок оболочек в конструкциях диаметром 100 и 120 см. составляет 10 см, в опорах диаметром 160 см — 13 см. Также существует класс усиленных свай-оболочек, изготавливаемых из бетона М300 и имеющих толщину стенки 20 см. Длина таких конструкций может доходить до 20 м.
Рис. 1.5: Составные сваи со сварной пластиной
В составной конфигурации производятся три вида свай — квадратного сечения, круглого и сваи-оболочки. Рассмотрим их типоразмеры:
| Тип сваи, сечение/диаметр (см) | Длина, м |
| С 30*30 | 14-24 |
| С 35*35 и 40*40 | 14-28 |
| СК 40, 50, 60 | 12-36 |
| СК 80 | 12-24 |
| СО 120 | 12-24 |
| СО 160 | 8-24 |
| СО 300 | 12 |
Существует множество способов соединения составных секций, наиболее распространенный из которых — стыковка посредством сварной пластины. При погружении составных свай первостепенно забивается первая секция, после чего копр поднимает и устанавливает на нее 2-ю секцию, сварщик обрабатывает пластины и выполняется забивка опоры на требуемую глубину.
Типы и маркировка железобетонных забивных свай
Крупносерийное изготовление железобетонных забивных свай осуществляется по ГОСТу 19804-2012 «Сваи железобетонные заводского изготовления». Предприятия выпускают изделия нескольких типов для использования в различных условиях.
Тип «С», «СН» и «СЦ»
Это сваи без полости в теле, которые имеют квадратное сечение размером от 150х150 мм. Максимальная длина изделия зависит от размеров сечения. Забивные железобетонные сваи квадратного сечения изготавливаются методом заливки бетона на каркас, при этом у опор:
- тип «С» – каркас выполнен из ненапрягаемой арматуры с поперечным армированием ствола;
- тип «СН» – каркас с поперечным армированием изготавливается из напрягаемой арматуры;
- тип «СЦ» – каркас без поперечного армирования имеет напрягаемую арматуру в центре.
Если требуется опустить опоры на большую глубину, применяются составные конструкции. Составные железобетонные забивные сваи имеют закладные металлические детали для стыковки и надежного крепления, они маркируются ССВ (верх) и ССН (низ).
Цельные опоры квадратного сечения – наиболее распространенный тип забивных свай. Они могут использоваться практически на любых грунтах.
Тип «СП»
Опоры данного типа имеют квадратное сечение и круглую полость в стержне. Такая конструкция позволяет уменьшить вес изделия. Для изготовления используется бетон класса прочности В22,5 (М300), каркас из обычной или напрягаемой арматуры (в последнем случае к маркировке добавляется литера «Н»).
Типы «СК» и «СО»
Это опоры круглого сечения, которые могут выпускаться с открытым или закрытым нижним концом. Наконечники из листовой стали упрощают погружение свай в грунт. Изготавливаются опоры путем заливки бетоном пространственных конструкций из арматуры.
Сваи «СК», диаметром от 400 до 800 мм, применяются так же, как и опоры квадратного сечения. Помимо обычных, выпускаются составные сваи, они снабжены специальными замковыми элементами из листовой стали для крепления между собой.
Сваи «СО» представляют собой тонкостенные оболочки диаметром до 1600 мм. После установки опоры полость внутри нее заливают бетоном. При маркировке железобетонных забивных свай «СО» с усиленным каркасом добавляют литеру «У».
Тип «СД»
Это сваи-колонны для строительства одноэтажных или двухэтажных построек. Они имеют квадратное сплошное сечение 200х200 или 300х300 мм и снабжены консолями, которые служат опорами для кровельных или фундаментных балок, перекрытия второго этажа.
Сваи маркируются в зависимости от конфигурации:
- «1СД» – двухконсольные, для установки по крайним осям постройки;
- «2СД» – для установки по средним осям постройки.
Сваи-колонны не подходят для применения на грунтах со слабой несущей способностью.
Плюсы и минусы
Положительные качества:
- продолжительная эксплуатация: опоры из железобетона служат на протяжении 1 века без необходимости выполнения ремонта, если изделия правильно выбраны с учетом уровня нагрузок, типа грунтов, и установлены в соответствии с правилами, период службы ЖБИ увеличивается до 120-150 лет;
- существенная прочность: 1 опора из железобетона может выдерживать вес до 60 т на протяжении длительного периода;
- широкие возможности: с помощью свай ЖБИ обустраивают фундамент на грунтах любых типов, т. к. опоры опускаются на существенную глубину, достигают прочных слоев почвы;
- сваи используются в местности со сложным рельефом, строительство фундамента при этом выполняется благодаря крупным габаритам ЖБИ.
Недостатков у свай немного. Отмечают большой вес, по этой причине усложняется транспортировка до места, где возводится объект. Монтаж самостоятельно выполнить тоже сложно, но причина этого — не только существенная масса ЖБИ. Такие изделия требуют применения специального оборудования для заглубления в почву.
Забивка железобетонных свай выполняется с помощниками. Самостоятельно удерживать, выравнивать, забивать опоры не получится.
Как правильно выбрать подходящие сваи для фундамента
Правильный выбор свай основывается на следующих факторах:
- Цене.
- Скорости монтажа.
- Надежности и долговечности.
Учитывая все достоинства и недостатки приведенных выше оснований по обустройству, взвесив все «за» и «против», нужно сделать свой оптимальный выбор.
В частном малоэтажном строительстве в последнее время чаще применяют винтовые сваи.
Помимо того, что винтовые сваи идут на обустройство традиционных ростверков, некоторые их виды идут на усиление плитных, а также и ленточных оснований.
Трубчатые конструкции с приваренными или же литыми наконечниками дают возможность осуществлять строительство там, где это сделать весьма затруднительно:
- На болоте.
- На воде.
- На косогоре.
И все это без планировки участка под застройку. Сама суть технологии в том, чтобы сделать минимальной касательную нагрузку на такую опору.
Оптимальная конструкция сваи для строительства малоэтажного:
- Корпус. Бесшовная труба со стенкой в 4-4,5 миллиметра из стали Ст3. Больший ресурс у конструкции из стали 30ХМА – стенка в данном случае – от 6 до 10 миллиметров.
- Лопасти. Они приварены к корпусу или же выполнены в виде функционально законченного наконечника – литого или сварного, который также приваривают к корпусу.
Какой бы не была конструкция – она многофункциональна. Выбор же винтовой опоры следует базировать исходя из СНиП – строительных норм и правил (последняя редакция от 2011 г.)
Типы опор:
- Узколопастные. По сути, это аналог того же самореза, то есть, многовитковая опора. Наконечник литой, приварен к корпусу сваркой. Применяется для плотных пород почвы и вечной мерзлоты.
- Широколопастные. Для легких строений.
- Многолопастные. Для лучшего упора. Они предназначены для трехуровневых построек с мансардой.
Большинство индивидуальных застройщиков даже и не подозревают, каков спектр применения этих опор:
- Бани.
- Коттеджи.
- Заборы.
- Беседки.
- Теплицы.
- Рекламные конструкции.
- Столбы ЛЭП.
- Временные постройки. Здесь присутствует возможность демонтажа и переноса на другое место.
- Заборы.
- Мосты и причалы.
Здесь приведен далеко не полный перечень, где можно использовать винтовые опоры.
Мнение эксперта
Сергей Юрьевич
Строительство домов, пристроек, террас и веранд
Задать вопрос
Окончательный и правильный выбор осуществляется с помощью детальных инструкций СНиП.
Для того чтобы увеличить надежность и долговечность винтовой сваи нужно нанести на нее специальное антикоррозийное покрытие.
Из самых существенных недостатков стоит выделить следующий: необходимость обустройства фальш-цоколя и тщательная изоляция коммуникаций под домом.
Достоинства же явно перевешивают недостатки, и кроме приведенных выше плюсов нужно добавить следующие:
- Быстрая сдача объекта.
- Малый объем земляных работ.
- Пригодность под застройку любого участка земли.
- Ремонтопригодность.
- Всесезонность застройки.
Мнение эксперта
Сергей Юрьевич
Строительство домов, пристроек, террас и веранд
Задать вопрос
Правильное расстояние между опорами при проектировании – залог многолетней эксплуатации такого основания.
Кроме того стоит уделять особое внимание качеству изделий – экономичные технологии не придадут надежности конструкции
