Устройство свайного фундамента с ростверком для частного дома

Устройство свайного фундамента с ростверком для частного дома

При верном расчете количества свай и глубины их погружения фундамент не будет подвергаться воздействию влаги и промерзать, поэтому в некоторых случаях может быть предпочтительней ленточного. В местах небольших перепадов рельефа, когда выравнивать склон нерентабельно, возможно использование комбинации обычного ленточного и свайного фундаментов.

Сбор нагрузок

Перед расчетом буронабивного фундамента также необходимо выполнить сбор нагрузок от всех вышележащих конструкций. Потребуется два отдельных вычисления:

  • нагрузка на сваю (с учетом ростверка);
  • нагрузка на ростверк.

Это необходимо потому, что отдельно будет выполнен расчет ростверка свайного фундамента и характеристик свай.

При сборе нагрузок необходимо уесть все элементы здания, а также временные нагрузки, к которым относится масса снегового покрова на крыше, а также полезная нагрузка на перекрытие от людей, мебели и оборудования.

Для расчета свайно-ростверкового фундамента составляется таблица, в которую вносится информация о массе конструкций. Чтобы рассчитать эту таблицу, можно пользоваться следующей информацией:

Конструкция Нагрузка
Каркасная стена с утеплителем, толщиной 15 см 30-50 кг/кв.м.
Деревянная стена толщиной 20 см 100 кг/кв.м.
Деревянная стена толщиной 30 см 150 кг/кв.м.
Кирпичная стена толщиной 38 см 684 кг/кв.м.
Кирпичная стена толщиной 51 см 918 кг/кв.м.
Гипсокартонные перегородки 80 мм без утепления 27,2 кг/кв.м.
Гипсокартонные перегородки 80 мм с утеплением 33,4 кг/кв.м.
Междуэтажные перекрытия по деревянным балкам с укладкой утеплителя 100-150 кг/кв.м.
Междуэтажные перекрытия из железобетона толщиной 22 см 500 кг/кв.м.
Пирог кровли с использованием покрытия из
листов металлической черепицы и металлических 60 кг/кв.м.
керамочерепицы 120 кг/кв.м.
битумной черепицы 70 кг/кв.м.
Временные нагрузки
От мебели, людей и оборудования 150 кг/кв.м.
от снега определяется по табл. 10.1 СП “Нагрузки и воздействия” в зависимости от климатического района

Собственный вес фундаментов и ростверка определяется в зависимости от геометрических размеров. Сначала требуется вычислить объем конструкции. Плотность железобетона при этом принимается равной 2500 кг/куб.м. Чтобы получить массу элемента, нужно объем умножить на плотность.

Каждую составляющую нагрузки нужно умножить на специальный коэффициент, который повышает надежность. Его подбирают в зависимости от материала и способа изготовления. Точное значение можно найти в таблице:

Тип нагрузки Коэффициент
Постоянная для:
– дерева
– металла
– изоляции, засыпок, стяжек, железобетона
– изготавливаемых на заводе
– изготавливаемых на участке строительства
1,1
1,05
1,1
1,2
1,3
От мебели, людей и оборудования 1,2
От снега 1,4

Особенности грунта на участке

От параметров грунта во многом зависит прочность и надежность контакта ствола и лопастей каждой сваи с прилегающими слоями. Согласно требованиям СНиП, для анализа грунта необходимо произвести пробное бурение, лабораторные исследования состава и свойств грунтовых слоев.

Кроме того, рекомендуется установка эталонных свай, способных на практике продемонстрировать несущую способность сваи и величину сопротивления нагрузкам. На практике большинство исследований ограничивают пробным бурением и визуальным определением качества грунта.

Глубина залегания плотных слоев и их состав определяются по сопротивлению грунта при бурении.

Последовательность вычислений

В начале расчетов определяется несущая способность грунта. При инженерно-геологических исследованиях производится анализ проб грунта и несущей способности контрольной сваи. Специальные таблицы позволяют определить несущую способность определенного типа грунта согласно стандартной классификации.

На следующем этапе определяется общий вес возводимой конструкции. Итоговая нагрузка на каждую сваю зависит от совокупной массы стройматериалов, мебели, бытовых приборов и снежного покрова, формирующегося в зимнее время на крыше здания.

Для расчета необходимой площади подошвы фундамента применяется формула S=M/N, в которой:

  • S – площадь подошвы, измеряемая в см 2 ;
  • М – общая масса конструкции в кг;
  • N – несущая способность грунта (определяемая в кг/см 2 ).

После определения общей площади подошвы несложно рассчитать необходимое количество винтовых опор или буронабивных свай. К примеру, при массе здания около 150 тонн и несущей способности грунта 15 кг/см 2 величина площади подошвы должна составлять 10 000 см 2 .

После выбора типоразмера опор определяется количество свай с учетом площади их основания. У цилиндрической буронабивной сваи диаметром 40 см опорная площадь составляет 1256 см 2 . Площадь подошвы опоры ВС 108 – 706 см 2 . Площадь основания опоры ТИСЭ с расширением нижней части в 0,5 метра составляет 1960 см 2 .

В итоге, для здания массой 150 тонн потребуется 5 опор ТИСЭ с диметром придонной части 0,5 м, или 15 опор стандарта ВС108, или 8 цилиндрических буронабивных опор диаметром 40 см.

Определение расстояния между свайными опорами

Величина оптимального расстояния между свайными опорами находится в диапазоне между минимально допустимым и максимально возможным значениями. Для понимания принципа расчета оптимального шага свай необходимо обратиться к методам определения минимальных и максимальных величин.

Минимальное расстояние

Монтаж буронабивных свай, ввинчивание опоры или бурение цилиндрической шахты способствует значительному уплотнению грунта вблизи места погружения. Уплотнение грунта приводит к необходимости соблюдения интервала, превышающего тройной диаметр монтируемых опор. Фактически минимально допустимое расстояние при монтаже опорных элементов составляет 3 диаметра свай. Отклонения от правила допускаются по монтаже наклонных свай, устанавливаемых с интервалом 1,5 диаметра погружаемых опорных элементов.

Максимальное расстояние

Несущая способность ростверка, обеспечивающая стабильное положение горизонтальных элементов здания (плит и балок), определяет максимально допустимый интервал между сваями. Общепринятая классификация устанавливает величину максимального шага в 5-6 диаметров погружаемых опор. С учетом действующих нормативов, диапазон расстояний между свайными опорами ВС108 составляет от 1 метра до 2 метров. Интервал между 40-сантиметровыми опорами, используемыми при монтаже буронабивных фундаментов, может составлять от 1,2 метра до 2,4 метров.

Реконструкция, капитальный ремонт часто предполагают усиление конструкций всего здания либо его наиболее уязвимой части. Это позволяет существенно продлить срок эксплуатации сооружения.

Строительство зданий, мостов, различных сооружений на сложных грунтах и у воды нередко связано с обустройством свайного фундамента. В некоторых ситуациях сваи не являются единственно правильным решением, но такой вариант все чаще выбирают, чтобы сократить трудозатраты, ускорить возведение конструкции, повысить качество работ.

Благодаря современному оборудованию устройство свайного фундамента становится возможным на грунтах с разными свойствами. Вид свай, которые будут использоваться для формирования фундамента, выбирают в зависимости от специфики грунтового покрытия на участке, а также от размера и веса здания.

Возведение зданий в условиях плотной городской застройки или строительство на сложных грунтах требует использования безопасных и одновременно надежных технологий обустройства фундаментов. Обсадные трубы для буронабивных свай позволяют не только получить крепкие конструкции, но и продлить срок их эксплуатации.

При строительстве зданий, независимо от размера или назначения, важны такие технические характеристики фундамента, как надежность, способность выдерживать увеличенные нагрузки, длительный срок службы, невысокая себестоимость. Всем перечисленным критериям отвечает фундамент, в основе которого устанавливают буронабивные сваи.

Во многих случаях перед эксплуатацией зданий требуется укрепление их фундаментов. На сложном грунте для этой цели очень удобно использовать винтовые сваи.

Испытание грунтов сваями проводится с целью практического обоснования выбранного способа строительства, оценки предельной нагрузки на опоры и их осадку, определения общей несущей способности фундамента. При выполнении этих работ нужно руководствоваться требованиями ГОСТ-а 5686-2012.

Под напорной цементацией грунта понимают его разрушение и перемешивание струёй цементного раствора, которая направляется в толщу грунта под высоким давлением.

Расстояние между буронабивными сваями

Если мы разделим общую массу сооружения на полный периметр, получаем величину Qк, которая может быть равна, к примеру, 6,4 т/м. При подсчете периметра следует учесть длину не только наружного основания объекта, но и длины всех стен, находящихся внутри (при подсчете участвуют только нагрузочные стены, если таковые внутри имеются).

Вначале следует выбирать сваю диаметром 0,3 м и длиной 3 метра. Несущая способность Р= 12,32 т. В таком случае, максимальная дистанция между опорами составит 1,99-2 метра. После этого начнем привязывать шаг буронабивных свай к общей геометрии объекта, который мы проектируем. Обратите внимание: геометрию привязывают к шагу, а не шаг к геометрии. Это гарантирует целостность и прочность фундамента.

Если вы желаете увеличить размеры просветов между опорами, то придется пересмотреть не только конструкцию объекта, но и сами сваи, его массу, сечение и длину.

Будьте внимательны! Увеличивая дистанцию, вы увеличиваете сечения ростверков, это приведет к тому, что вам потребуется больше материалов, в том числе и арматуры, и бетона. Вы должны внимательно рассмотреть несколько жизнеспособных вариантов, для принятия окончательного решения, учитывая расходы бетона и арматуры. Смета при постройке здания должна вписывать ваши поправки.

Напоследок заметим, что согласно правилам строительства, рекомендуется между сваями выдерживать расстояние от 3 до 6 их диаметров. Уменьшение является возможным, но не рациональным. При бурении грунта не происходит должного сдавливания, которое происходит при забивании сваи. Если сваи расположены друг относительно друга менее, чем на один метр, это приводит к деформациям и нарушениям распределения веса всей конструкции.

Оптимальное расстояние между сваями

Винтовые металлические опоры для каркасного или брусового дома устанавливают с шагом не более трех метров. Но нередко его уменьшают до 1-1,2 метра. Данный параметр зависит от суммарной величины нагрузок и свойств грунта. Узнать более точное расстояние помогает расчет, который допускается не выполнять для временных и неответственных строений.

Сваи устанавливают равномерно по длине стены, обязательно – по внутренним или внешним углам, в местах сопряжения несущих стен и расположения ответственных узлов, а также под столбами каркасного строения.

Определяя шаг винтовых опор, следует учитывать длину ростверковых балок, так как обоими концами они должны опираться на оголовок ввинченной трубы. Это касается как каркасного, так и брусового дома. Но в случае устройства бетонного ростверка данный фактор во внимание не принимается.

Если в качестве основания дома предусматривается выполнение плитного фундамента, то местоположение винтовых свай определяется проектной документацией. Такая конструкция предполагает чуть более сложный расчет, но принцип остается все тот же – опоры размещаются под несущими стенами или колоннами каркасного дома.

Особенности фундамента на сваях

Свайный фундамент подходит исключительно для зданий из легких материалов, к примеру, каркасников.

Монтаж осуществляют ручным, механизированным способом, а также с использованием специальной техники.

Алгоритм работ следующий:

1. Выбор строительной площадки. Удаление всей растительности. Важно, чтобы в этой зоне не проходили никакие коммуникации.
2. Выполнение разметки. Проводят ее в соответствии с проектом, где указано место под каждую сваю. Допустимая погрешность — максимум 2 см.
3. Собственно монтаж. Под каждую опору делают углубление 0,15-0,2 м. Это облегчит установку. В углубление помещают сваю и вкручивают.

Диаметр углубления должен быть меньше на 10 см, чем соответствующий параметр лопастей винтовой сваи.

Ручной способ вкручивания сваи

Перед началом монтажных работ опору собирают — в отверстие, имеющееся в верхней части сваи, вставляют лом. Впоследствии на него устанавливают рычаг с целью облегчить процесс вкручивания.

Опору легче вращать посредством длинного рычага. Роль последнего может играть 3 м труба. В землю столб должен входить ровно, поэтому процесс контролируют при помощи строительного уровня. Его прикладывают к свае при ввинчивании.

При непосредственном закручивании сваи два человека с противоположных сторон берутся за рычаг и начинают вращение против оси, передавая крутящий момент. Третий работник должен контролировать угол наклона. Полный оборот позволяет погрузить опору в землю на глубину около 0,2 м.

В начале работы могут возникнуть сложности — винт не будет поворачиваться. Чтобы разрешить проблему, углубляют скважину под опору сантиметров на 15. На рычаги увеличивают вертикальную нагрузку, подвесив на них дополнительный груз. Как только вращение станет свободным, груз убирают.

Механизация процесса завинчивания

Винтовые сваи большого диаметра и длины закручивают при помощи механизированных приспособлений. Они имеются в продаже, но чаще их изготавливают своими руками.

Состоит приспособление из следующих элементов:

· электрического инструмента — мотобура, дрели с двигателем мощностью не менее 2 кВт;
· понижающего редуктора на 4,7 кНм;
· переходников (2 шт.) объединяющих последовательно дрель, стержень, вывод редуктора;
· рычага.

Переходники из болта и головки аналогичных размеров делают для связи редуктора и силовой установки. В патрон дрели устанавливают болт, на редукторе закрепляют головку. Роль свайного переходника играет монтажный оголовок. Его надевают на опору, наконечник по всем параметрам должен соответствовать размерам вала редуктора.

Спецтехника для монтажа свай

Современная техника автоматически закручивает сваи, строго контролирует их вертикальность. Посредством прижимных и подъемных домкратов сваи удерживаются в правильном положении.

Автоматические сваеверты, если у них нет полноприводного шасси, устанавливают в кузов грузовой машины. Питание установка получает от сети 380 V либо от генератора.

Схемы размещения винтовых свай

Схема размещения винтовых стержней зависит от конфигурации дома и его конструктивных особенностей. Поэтому под каждый объект строительства разрабатывается своя схема, которая учитывает все особенности рельефа и будущего строения.

Существует 4 типа расположения свай:

  • Одиночный. Опоры устанавливают по контуру фундамента, в углах, под несущими стенам на одинаковом расстоянии друг от друга. Максимальный шаг 3 метра. Этот способ применяют для небольших домов каркасного типа.
  • Ленточный. Сваи завинчивают только по контуру фундамента, сокращая расстояние между опорами до 0,5 м. Такая конструкция способна принимать и равномерно распределять серьезные вертикальные нагрузки. Основания с ленточным расположением свай чаще используют для коттеджей из дерева, построек в один этаж из пеноблока, газоблока.
  • Кустовой. Стержни ввинчивают группами под массивное элементы и конструкции здания. Сюда относятся точки, где соединяются несущие стены, устанавливаются тяжелые печи или действующие камины. Интервал в этом случае не имеет значения, поскольку опоры располагаются хаотично.
  • Сплошной. Так называют свайное поле, когда опоры равномерно заполняют весь контур фундамента с шагом 1 метр. Это проектное решение используют при строительстве тяжелонагруженных объектов на слабых или просадочных грунтах.

Работа со сваями после ввинчивания

Когда все опоры ввинчены, делают ростверк. Первый шаг – это выравнивание по высоте и заполнение бетоном. Для этого может использоваться: доска, брус, металлический уголок, балка.

Процесс выравнивания сваи по высоте

Независимо от того какой материал был выбран, его нужно обработать для продления срока эксплуатации.

Дерево пропитывают олифой или битумной мастикой, для предотвращения гниения. Металлические балки обрабатывают антикоррозийными лаками или красками.

По площади строения делается опалубка шире несущих стен.

Конструкция опалубки под заливку ростверка основания

В ней монтируется каркас, который крепится при помощи распорок. Затем заливается бетоном. После того как бетон застыл (на это уйдет примерно месяц), доски опалубки удаляются. Бетон обрабатывают мастикой для гидроизоляции.

Поверх нее укладывается слой рубероида, тоже обработанный мастикой. После ее полного высыхания можно приступать к возведению стен.

Процесс обработки свайного фундамента мастикой

Стройка свайно-винтовым методом легко выполнима. Баню или домик на дачном участке можно выполнить самим. Независимость стройки от сезона или особенностей местности, еще один плюс строительству таким способом.