Виды свайных фундаментов и классификация всех типов свай

Технология установки винтовых свай Сваи мостовые железобетонные Руководство по проектированию свайных фундаментов

Основное назначение свай — воспринимать на себя нагрузку от строения и передавать ее на грунт.

Они представляют из себя длинные стержни из различных материалов, которые устанавливаются в землю. Сваи классифицируются по следующим признакам:

• По материалу

Существуют деревянные, бетонные, железобетонные и металлические сваи.

• По методу погружения

Сваи бывают винтовые, забивные, буронабивные, вибро погружаемые, вдавливаемые.

• По взаимодействию с грунтом

Сваи могут передавать нагрузку на скальный грунт напрямую – тогда их называют сваи-стойки, либо же с помощью силы трения распределять вес здания – это делают висячие сваи.

Что такое свайный фундамент

Свайный фундамент представляет собой систему вертикальных опор, погруженных в грунт до уровня полного контакта с плотными слоями. Используется при строительстве в заболоченных местностях, на торфяниках, рыхлых песках и прочих неустойчивых грунтах.

Сваи погружаются в грунт, а верхняя часть по периметру обвязывается ростверком — неким аналогом ленточного основания, образующим непосредственную опору для несущих стен.

Ростверк может располагаться над поверхностью грунта, находиться вровень с ним или быть погруженным на определенную глубину.

При этом, непосредственную опору на грунт имеют только сваи, а ростверк лишь передает им нагрузку от веса дома, не опираясь на грунт самостоятельно.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!

Существуют свайно-ленточный тип фундамента, очень похожий на свайно-ростверковый. Отличие состоит в том, что в конструкции свайно-ленточного основания предусмотрена равная опора на грунт как ленты, так и свай.

Преимущества винтовых свай

Винтовые сваи имеют следующие достоинства:

• отсутствие земляных работ;
• возможность домостроительства на сложном рельефе и слабом грунте;
• легкость пристраивания на готовые архитектурно сформированные участки;
• высокая несущая способность;
• отсутствие усадки;
• возможность установки вблизи коммуникаций и в любое время года;
• долговечность.

Фундамент из винтовых свай применяется на слабом грунте, где высокая влажность, промерзание и текучесть. С ним нельзя будет построить подвал, но данный недостаток является характерным для всех типов свайного фундамента.

При выборе винтовых свай следует обратить внимание на следующие факторы.

1. Основой служит новая труба из стали с пескоструйной обработкой и надежным антикоррозионным покрытием. Толщина стенки должна быть не менее 4 мм, а лопастей — более 5 мм.
2. Труба снаружи должна быть гладкой, без выступающих сварных швов, а лопасть — правильной формы.
3. К качеству сварки предъявляются высокие требования, иначе соединения не выдержат при ввинчивании в грунт.

Существуют следующие виды винтовых свай:

• литые, обладающие высокой прочностью соединения лопасти с трубой;
• сварные — с привариванием лопастей на тело сваи;
• комбинированные, собираемые из двух частей, — лопасти с конусом.

Винтовые сваи не монтируют в скалистом и каменистом грунте, хотя имеется специальное оборудование и для такой установки.

Виды свай по принципу работы

По типу передачи нагрузки на опорные слои грунта существует два вида свай:

• Висячие. Опора образуется из-за сопротивления грунта, прилагаемого к боковым поверхностям и заостренным торцам сваи. Глубина погружения относительно мала.
• Сваи-стойки. Они погружаются в грунт до появления полного контакта с плотными несжимаемыми слоями грунта. Глубина погружения может достигать существенных значений.

Висячие сваи имеют меньшую несущую способность, поскольку в основе их работы лежит сила трения. При изменениях в составе грунта (повышение уровня грунтовых вод), сила сцепления боковых поверхностей ослабевает и опора становится менее устойчивой к оседаниям.

Сваи-стойки обладают высокими несущими способностями, которые не меняются при изменениях состояния верхних слоев грунта. При этом, глубина погружения может доходить до 20 м, что требует использования мощной строительной техники.

По методу изготовления ствола

Существует несколько вариантов изготовления ствола сваи:

• Монолитные. Представляют собой ствол из сплошного массива материала (деревянные, железобетонные).
• Полые (оболочечные). Представляют собой род трубы, заполняемой различными материалами для увеличения несущей способности, или оставляемой пустой.

В свою очередь, полые сваи бывают:

• Ненаполняемые. Погружаются в грунт без дополнительных действий. Используются в ситуациях, когда толщины стенок достаточно для создания необходимой несущей способности.
• Трубобетонные. После погружения наружная труба заполняется бетонным составом для увеличения прочности.
• Оболочечная свая. Несущей способности не имеет, представляет собой форму для заливки бетона.
• Временная оболочка. Представляет собой перемещаемую трубу, которая после заливки бетона передвигается на новое место.
• Безоболочечная конструкция. Заливка бетона производится непосредственно в скважину. Допускается при соответствующем составе и состоянии грунта.

Одним из наиболее распространенных видов полых опор являются буронабивные сваи, широко применяющиеся в строительстве из-за отсутствия необходимости использовать строительный копр для забивки.

Они позволяют производить строительные работы неподалеку от эксплуатируемых построек и не создают опасности для их состояния.

Сваи: виды погружения

Сваи из любого материала подразделяются на висячие и стойки. Первые применяются для слабых грунтов большой глубины. Они передают нагрузку не только нижним концом, но также трением между грунтом и боковой поверхностью. Стойки опираются нижним торцом на плотное основание, которое воспринимает всю нагрузку.

Конструкции свай взаимосвязаны со способом погружения и бывают следующих типов.

1. Забивные — с помощью ударов молотов, с применением вибраторов или устройств вдавливания. Способ применяется, если рядом нет других сооружений, которые от сотрясений грунта могут дать осадку.
2. Полые сваи-оболочки. Их погружают в грунт посредством вибрации с удалением изнутри грунта и замещением его бетонным раствором.
3. Буровые — пробуриваются скважины и заполняются смесью бетона с армированием или железобетонным элементом.
4. Набивные — скважину изготавливают обжатием грунта и заливают бетонной смесью.
5. Винтовые — завинчиваются в грунт.

Типы по материалу изготовления

Материалом для изготовления свай могут служить:

Древесина

Традиционный вид, появившийся много веков назад, но до сих пор применяющийся в строительстве. Массивные и тяжелые постройки на деревянных сваях больше не строят, но для легких вспомогательных строений этот материал используется довольно часто.

Используются как бревна, так и брус. Нередко возникает ситуация, когда по условиям строительства требуются сваи большей толщины, чем это позволяют размеры произрастающих в регионе пород деревьев. В таких случаях производят пакетное сращивание нескольких брусьев, дающее нужную толщину и длину столбов.

Оптимальными условиями использования деревянных свай являются постоянно влажные грунты. Если вода то появляется, то исчезает, древесина начинает гнить и сваю придется менять.

Изготавливают из разных пород деревьев, преимущественно хвойных, но при преобладании в регионе лиственных пород, сваи изготавливают из них.

Основным способом погружения деревянных свай является забивание с помощью строительного копра. Для защиты верхней части используется специальный оголовок, предохраняющий материал от расщепления или расклепывания.

Перед погружением матекриал грунтуют специальным составом, защищающим от внешних воздействий разного типа.

ВАЖНО!

В грунте не должно быть вредителей, иначе опоры будут быстро разрушены.

Металл

В качестве свай используются готовые металлические изделия. В их число входят трубы, диаметр которых составляет от 26 см и более. Исключением являются винтовые сваи, диаметры которых намного меньше.

Кроме труб могут быть использованы двутавры, швеллеры и прочие прокатные профили соответствующего размера. Погружение труб производится в закрытом и открытом виде. Для закрытого погружения на нижний торец приваривается конусный металлический наконечник, облегчающий проход ствола сквозь слои грунта.

Открытое погружение производят свободным торцом трубы. В отверстие проникает грунт, образуя твердую пробку в нижнем конце полости сваи. Она уплотняет нижние участки при погружении, которые начинают выполнять функцию наконечника.

Отдельным видом металлических опор являются винтовые сваи. Они изготавливаются специально, имеют вид трубы с конусным наконечником. на небольшом расстоянии от него привариваются две или три пары лопастей.

Погружение такой сваи напоминает процесс завинчивания шурупа. Винтовые сваи можно погружать с помощью строительной техники или вручную. Для этого на верхней части устанавливается ворот и производится вращение, из-за которого свая уходит под землю.

Таким образом можно работать в непосредственной близости от жилых или вспомогательных построек, не принося им никакого вреда.

Бетон

Железобетонные сваи являются наиболее распространенным вариантом. Они изготавливаются специально в стандартных типоразмерах или заливаются в подготовленную скважину непосредственно на строительной площадке.

Готовые сваи представляют собой наиболее прочную опору, обладающую напряженной арматурой. Такие стволы имеют максимальную устойчивость к боковым нагрузкам, обычным для влажных пучинистых грунтов.

Литые сваи обходятся намного дешевле, но монтаж занимает большое время, необходимое для набора бетоном конструкционной прочности. Готовые сваи представляют собой балки квадратного сечения со стороной от 20 до 40 см с заостренным рабочим концом.

Для погружения на глубины, превышающие 12 м, используются сборные сваи, имеющие форму труб с толщиной стенок от 4 см.

Они погружаются в грунт, соединяясь по длине до набора нужной глубины.

Монтаж винтовых свай

1. Подбирается соответствующий типоразмер свай на основе расчета и анализа грунта.
2. Производится разметка, и свая устанавливается в требуемое место.
3. Завинчивание производят специальной техникой, но иногда можно вручную, с помощью рычагов. Работу при этом выполняют 2-3 человека. Глубина не должна быть меньше 1,5 м.
4. Свайное поле обрезается по одному уровню.
5. Внутрь труб может заливаться бетон.
6. Сверху свай привариваются оголовники, а после производится обвязка швеллером или бревнами. Сварочные швы промазываются мастикой от коррозии.

Разновидности по способу погружения

Погружение свай производится разными способами:

• Вдавливание.
• Литье.
• Завинчивание.

Рассмотрим их внимательнее:

Вдавливание

Технический термин, обозначающий забивание свай с помощью копра или молота. Производится при помощи специализированной техники.

Технология достаточно надежная и производительная, обеспечивает погружение на большие глубины.

Недостатком является сильная вибрация грунта, отрицательно сказывающаяся на ближних постройках.

Литье

Технология состоит в бурении скважины на всю глубину погружения сваи. После этого в нее устанавливают опалубку (трубу из полиэтилена или рубероида), погружают армирующий каркас. Затем производится заливка бетона.

Готовая свая выдерживается положенное время для набора конструкционной прочности.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!

Сокращать положенное проектом время застывания бетона нельзя, это может стать причиной разрушения фундамента и постройки.

Завинчивание

Эта процедура используется при установке винтовых свай. Работа выполняется достаточно быстро. Преимуществом этого вида является возможность выполнить работу вручную, без привлечения строительной техники.

При завинчивании необходимо сразу выравнивать положение ствола по вертикали.

Реверс таких опор при монтаже противопоказан, так как он нарушает прочность сцепления лопастей с грунтом.

Буронабивные сваи

В виды свай для фундамента также входят конструкции, изготавливаемые непосредственно на стройплощадке.

Буронабивную опору изготавливают следующим образом.

1. В грунте делается скважина на глубину сваи. Для этого грунт бурят или пробивают. При первом способе стенки грунта можно укреплять обсадными трубами или глинистым раствором. При достижении нижней отметки пространство под основание расширяют специальным устройством, смонтированным на буровой штанге.
2. Внутрь скважины вставляется труба из рубероида и опалубка из четырех прутов арматуры с горизонтальными перевязками.
3. Внутреннее пространство заполняют бетонным раствором с уплотнением вибратором.

Какая классификация лучше всего подходит для частного строительства?

Выбор наиболее подходящего типа свай производится на стадии проектирования. Он определяется параметрами постройки — весом, этажностью, используемым материалом. Кроме того, учитывается тип грунта, условия работы, наличие поблизости построек и прочие факторы.

Сопоставляя имеющиеся исходные данные, приходят к выбору наиболее удобного, эффективного и безопасного вида свай. Обычно предпочтение отдается буронабивным (литым) сваям, которые не нуждаются в забивании и не наносят урон ближайшим зданиям и сооружениям.

В последнее время активно используются винтовые сваи, позволяющие строиться без предварительных земляных работ (допускаются работы на неровном рельефе).

Определение диаметра опор

Винтовые сваи, которые применяются при монтаже фундамента под жилые и хозяйственные постройки, имеют диаметр 57, 76, 89 и 108 мм. Этот параметр подбирается в зависимости от того, какой вес будет иметь готовое сооружение:

• 57 мм – используют для строительства самых простых и легких конструкций (заборы и ограды из сетки рабицы);
• 76 мм – выбирают в качестве основы под легковесные хозяйственные постройки или заборы из дерева или профнастила. Несущая способность таких элементов не превышает 3000 кг;
• 89 мм – применяют там, где несущая нагрузка не будет превышать 5000 кг. Это отличное решение для возведения одноэтажного здания (каркасного или щитового), бань, летних кухонь, сараев и массивных заборов;
• 108 мм – фундаментируют площадку под строительство дома из пеноблоков, деревянного бруса, каркаса (1-2 этажа) с небольшим весом. Несущая способность винтовых свай такого диаметра достигает 7000 кг.

Статья по теме: Как сделать фундамент для пристройки к дому

Диаметр элементов зависит от веса постройки

ЗАБИВНЫЕ СОСТАВНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ СВАИ КВАДРАТНОГО (СПЛОШНОГО) СЕЧЕНИЯ

Забивные составные железобетонные сваи квадратного (сплошного) сечения рекомендуется применять при условии( если конструкция стыка воспринимает осевые вдавливающие и горизонтальные нагрузки и изгибающие моменты( а для фундаментов с выдергивающими нагрузками — также растягивающие силы.

Составные сваи рекомендуется применять:

а) при необходимости заглубления свай в несущий слой( кровля которого имеет невыдержанное залегание в пределах контуров проектируемого здания (сооружения);

б) при затруднении транспортирования длинномерных элементов( вызванных стесненными дорожно-транспортными условиями или стесненными условиями площадки строительства;

в) при отсутствии копрового оборудования( необходимого для погружения свай длиной более 12-14 м;

г) при возможности уменьшения размеров поперечного сечения свай( если при этом несущая способность таких свай удовлетворяет расчетной нагрузке.

Применение составных свай позволяет изготавливать их в формах( имеющихся на заводах железобетонных изделий для более коротких призматических свай( а погружение таких свай производить с помощью имеющихся у строительных организаций копров небольшой высоты.

НАБИВНЫЕ СВАИ( УСТРАИВАЕМЫЕ В ПРОБИВАЕМЫХ СКВАЖИНАХ

Скважины для таких свай устраиваются путем забивки извлекаемых инвентарных труб с башмаком( оставляемым в грунте( или забивкой инвентарных обсадных труб с ядром из плотноутрамбованной жесткой бетонной смеси в нижней части трубы.

Набивные сваи в пробитых скважинах отличаются от буронабивных более высокой степенью использования несущей способности грунтов основания( приближающейся к забивным сваям.

Набивные сваи( устраиваемые в пробитых скважинах( рекомендуется применять в грунтовых условиях( аналогичных как и для забивных свай (пп. 2 и 3 настоящих Рекомендаций)( особенно в случаях( когда затруднено получение сборных железобетонных свай( либо когда застраиваемая территория характеризуется резким колебанием залегания плотных грунтов несущего слоя.

В настоящее время в строительстве внедряются новые виды забивных свай( в том числе: с уширением в нижней части (булавовидные)( пирамидальные( ромбовидные и др.

При внедрении новых конструкций свай с целью накопления опыта строительства( а также для обоснования возможности более широкого применения их( установления номенклатуры свай и выявления целесообразности их типизации необходимо проводить испытания указанных свай и наблюдения за их работой.

Конструкция ростверка для фундамента на сваях

Схема расчета количества свай.

Свайный фундамент с ростверком наделят конструкцию надежностью и долговечностью, придадут ей жесткость. Возвести ростверк можно из сборных железобетонных элементов или залить монолитный фундамент. Свайный фундамент с монолитным ростверком – наиболее выгодное решение при самостоятельном строительстве, поскольку заливка бетона менее трудоемкая, нежели установка тяжелых железобетонных блоков.

При выборке грунта под устройство ростверка является обязательным выполнение ряда условий: во-первых, поверхность траншеи должна размещаться строго горизонтально, во-вторых, после изготовления буронабивных свай глубина заложения должна быть более 200-300 мм от поверхности земли. При толщине бетонного слоя в 400-500 мм можно выполнять армирование и привязываться к сваям. После подготовки траншеи по периметру фундамента при помощи садового бура изготавливаются шурфы с сечением 120-150 мм на глубину ниже точки промерзания грунта, но не менее, чем на 500 мм. Шаг свай определяется в 2-3 м. Основание шурфа расширьте до 25-35 см в диаметре от нижней отметки на высоту 30 см, насыпьте песок слоем не менее 50 мм и утрамбуйте. В отверстие вставьте оболочку из пергамина или рубероида по толщине сваи, установите арматурный каркас и залейте бетоном. Армирование свай выполняется с выпуском арматуры 400-500 мм.

Специалисты рекомендуют использовать готовый бетон, однако он может быть приготовлен и самостоятельно. Песок и гравий должны быть без примесей земли и глины. Соотношение компонентов следующее: 70-55% гравия, 30-45% песка. Марка используемого цемента должна быть не ниже 300. Стоит помнить, что качество бетона повышается только до определенного количества цемента. Неоправданное увеличение нормы цемента снижает качество и прочность бетона. Для приготовления 1 м³ готовой бетонной смеси необходимо: песок (550 кг), цемент марки 400 (300 кг), щебень (1 350 кг). В раствор добавляется вода в объеме 70% от всей массы цемента. Если же гравий и песок находятся в увлажненном состоянии, то количество воды уменьшают на 10%. При работе в холодное время года ускорить схватывание бетона можно использованием воды, подогретой до 40-50°С, летом же, наоборот, лучше использовать холодную водопроводную воду. Расход бетона и арматуры приведен в Таблице 1.