Как работают сваи в грунте

Типы свай и виды свайных фундаментов

Свайные фундаменты предназначаются для передачи нагрузки на нижние, большей несущей способности слои грунта.

Сваи-стойки прорезают всю толщу сжимаемых грунтов и опи­раются на слой практически несжи­маемого грунта (обычно на скаль­ную породу).

Сваи трения (висячие) окружены со всех сторон, в т.ч. и со стороны нижнего конца, сжимаемыми грунтами.

Виды свайных фундаментов:

одиночные сваи, ленточные свай­ные фундаменты с размещением свай рядами (рис. 11.2,а), свайные кусты (рис. 11.2,6), сплошное свайное поле (рис. 11.2, в).

Что называется сваей?

Сваей называется стержень, погружаемый в готовом виде в грунт или изготовленный непосредственно в скважине в грунтовом массиве. Свая передает нагрузку на основание как нижним торцом, так и трением, возникающим по ее боковой поверхности при перемещении.

Верхняя часть сваи называется головой, нижний конец ее ограничивается острием. Между ними находится тело сваи, ограничиваемое ее боковой поверхностью.

Из чего состоит свайный фундамент?

Свайный фундамент состоит из свай, объединенных в верхней части балкой или плитой, именуемыми ростверком. Ростверк служит для распределения нагрузки, передаваемой сооружением на сваи. Головы свай обычно заделывают в ростверк. Однако свайный фундамент может состоять и только из одной сваи, которая будет являться продолжением колонны наземной конструкции. Нижняя поверхность ростверка называется его подошвой. Глубиной заложения свайного фундамента называется расстояние от поверхности грунта до плоскости, проведенной через острие свай. (а,б — свайный фундамент с низким роствером; в — свайный фундамент с высоким ростверком)

Чем отличаются высокий и низкий ростверк?

Если подошва ростверка уложена непосредственно на грунт, то такой ростверк называется низким. Если подошва находится существенно выше поверхности грунта, то такой ростверк называется высоким (см.рис.Ф.14.3). В некоторых случаях, например при пучинистых грунтах, подошву ростверка устанавливают несколько возвышающейся над грунтом на величину порядка 20 см. Однако такой ростверк тоже именуется низким. В некоторых случаях, например при устройстве свайных фундаментов в сейсмически опасных районах, головы свай не заводятся в ростверк, а между ними и нижней поверхностью ростверка устраивается амортизирующая песчаная прослойка.

По каким признакам классифицируются сваи?

Все известные сваи классифицируются по трем признакам:

1) По материалу: железобетонные, бетонные, металлические, деревянные;

2) По способу заглубления в грунт:

а) забивные железобетонные, деревянные и стальные, погружаемые в грунт без его выемки с помощью молотов, вибропогружателей, вибровдавливающих и вдавливающих устройств, а также железобетонные сваи-оболочки;

б) сваи-оболочки железобетонные, заглубляемые вибропогружателями с выемкой грунта и заполняемые частично или полностью бетонной смесью;

в) набивные бетонные и железобетонные, устраиваемые в грунте путем укладки бетонной смеси в скважины, образованные в результате принудительного вытеснения грунта;

г) буровые железобетонные, устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин бетонной смесью или установки в них железобетонных элементов;

3) По условиям взаимодействия с грунтом:

а) сваи-стойки, передающие нагрузку на грунт нижним концом и опирающиеся на скальные или малосжимаемые прочные грунты. К малосжимаемым грунтам относятся крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем средней плотности и плотные, а также глины твердой консистенции в водонасыщенном состоянии с модулем деформации E ³ 50 МПа (рис.Ф.14.8,а);

б) висячие сваи, опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунты основания боковой поверхностью и нижним концом (рис.Ф.14.8,б).

Что нужно знать о фундаменте из бетонных свай

Железобетонный свайный фундамент — это конструкция из вертикальных железобетонных свай, которые погружают в грунт и связывают между собой ростверком. Каждая свая такого фундамента — это бетонный столб с каркасом из арматуры внутри. В сечении столб может быть квадратным или круглым. Сваи устанавливают так, чтобы их нижняя часть плотно держалась в грунте — благодаря этому фундамент лучше выдерживает морозному пучению.

На железобетонных сваях строят дома из всех существующих стеновых материалов: бруса, газобетона, оцилиндрованного бревна или кирпича. Фундаменты из железобетонных свай незаменимы на плывучих, песчаных, торфяных и заболоченных грунтах и грунтах с плывунными свойствами. Обычно используют сваи длиной от 3 до 6 м: такие фундаменты выдерживают вес дома от одного до четырех этажей. Если стройка идет в болотистой местности или на торфяных грунтах, устанавливают сваи длиной не менее 8 метров.

Плюсы и минусы свайного фундамента

• фундамент из бетонных свай монтируют на любой почве, кроме скальных пород
• дом на свайном фундаменте можно построить на участке со сложным рельефом —там, где использовать другой тип фундамента невозможно или очень дорого из-за расходов по выравниванию участка
• фундамент из бетонных свай можно смонтировать за 1–2 дня и сразу же приступить к постройке дома
• фундамент из бетонных свай служит больше 100 лет

• нужно проводить геологическое исследование
• сложно сделать подвал — для этого нужны дополнительные расходы
• не всегда возможно сделать такой фундамент на участке с плотной застройкой
• нельзя строить на скалистых грунтах

Свайный фундамент выигрывает по цене у монолитного, даже с учетом затрат на геологоразведку. Цена фундамента из железобетонных свай сопоставима по цене с фундаментом из стальных винтовых свай, но служит он гораздо дольше.

Что нужно знать о винтовом фундаменте

Например, для одноэтажного каркасного дома площадью 100 м² бетонные сваи, их доставка и монтаж будут стоить 115 000–130 000 руб. Качественные винтовые сваи обойдутся примерно в эту же сумму, но прослужат около 70 лет — как минимум на треть меньше бетонных. Монолитный железобетонный фундамент для такого дома будет гораздо дороже. Монолитная плита площадью 100 м² обойдется в 500 000–650 000 руб. (в зависимости от грунта и работ по его подготовке). Если на участке понадобится проводить работы по отведению влаги и установке под фундамент подстилающего слоя, то общая стоимость фундамента на основе плиты будет доходить до 800 000 руб.

Какие бывают сваи

Для строительства частных домов применяют два вида бетонных свай: буронабивные и забивные. Первые делают прямо на строительной площадке. В грунте бурят отверстие и устанавливают туда опалубку — трубу, которая после изготовления сваи так и остается в земле. В трубу помещают каркас из арматуры и заливают его бетоном.

Бетон, из которого делают сваи, должен соответствовать требованиям по морозостойкости и влагонепроницаемости, которые указаны в ГОСТ 19804.6 и СП 63.13330, поэтому их нужно приобретать в проверенном магазине.

Без взрывов и ожогов: как правильно работать с бетоном

Для малоэтажного и частного строительства буронабивные сваи используют реже, чем забивные. Фундамент из буронабивных свай можно сделать своими силами, без привлечения спецтехники, но для этого необходимо обладать большим опытом в строительстве. Такой фундамент сложен в монтаже: его можно устанавливать только летом, за бетоном после заливки нужно следить и ухаживать. Кроме того, сложно самостоятельно оценить качество сделанных свай — в этом вам помогут специалисты.

Работать с забивными сваями легче: они изначально сделаны по ГОСТу, их забивают в грунт без предварительной подготовки специальной сваебойной машиной. Раньше забивные сваи использовали только в многоэтажном строительстве, но с появлением небольших сваебойных машин их начали устанавливать и в фундаментах частных домов.

Для частного строительства обычно используют квадратные в сечении сваи 150 х 150 мм, 200 х 200 мм или 300 х 300 мм — их легче забивать, удобнее перевозить и складировать. За один день машина может забить до 40 таких свай.

Фундамент из забивных свай подходит и для деревянных, и для каменных домов. На таком фундаменте строят здания любого типа: жилые дома, бани и гаражи. Для зданий с каркасными или деревянными стенами поверх свай устанавливают деревянные ростверки.

Для домов из кирпича или газобетона делают железобетонный ростверк. В этом случае верхнюю часть сваи разбивают отбойным молотком, выпускают арматуру, связывают ее с арматурой ростверка в единый каркас и заливают бетоном.

Ростверк из железобетона. Источник: svai-servis.ru

Фундамент на забивных сваях нужно с большой осторожностью делать на участках с плотной застройкой. Когда вбивают сваи, грунт вибрирует — это может повредить и даже разрушить соседние здания, особенно старые и ветхие.

Без каких-либо дополнительных условий сваи можно забивать только если до ближайшего дома 20 и более метров. Если здания стоят ближе — нужно проводить геологическое исследование и на основе полученных данных рассчитывать риски для соседних домов.

Если на участке невозможно использовать забивные бетонные сваи, можно сделать фундамент на буронабивных бетонных или стальных винтовых сваях.

Как рассчитать количество свай

Сколько нужно свай для будущего гаража, бани или легкого дома из бруса, можно рассчитать самостоятельно. Это будут примерные расчеты, необходимые для оценки нужного количества свай, общего объема работ и расходов. За точными расчетами всегда обращайтесь к профессионалам.

В домах с деревянным ростверком нужно ставить по свае под каждым пересечением бруса, из которого сделан ростверк. Между этими сваями ставят дополнительные — их количество зависит от типа здания: чем оно больше и массивнее, тем больше потребуется свай.

Схема свайного фундамента бани 5х4 м

Под бетонным ростверком сваи ставят на расстоянии 1–2 м одна от другой. Чем больше будет постройка и длиннее ее стены, тем больше свай нужно для надежного фундамента.

Как забить сваи

Для установки фундамента выбирайте крупную компанию, которая давно работает на строительном рынке. Она решит все организационные и рабочие вопросы, от вас потребуется только проект будущего дома.

Последовательность работ при работе с подрядчиком:

1. Сделайте проект дома вместе с проектировщиком.
2. Выберите компанию, которая установит фундамент.
3. К вам приедет мастер для оценки участка и условий работ.
4. Компания закупит сваи — того размера и в том количестве, которое указано в проекте.
5. Компания доставит сваи на участок. Проверьте качество этих свай, для этого оцените правильность их геометрических размеров по вертикали и горизонтали.
6. Мастер сделает разметку свайного поля.
7. На участок приедет сваебойная машина. В ней должно быть как минимум двое операторов: по правилам техники безопасности в одиночку на такой машине работать нельзя.
8. Операторы забьют сваи по разметке. Проследите, чтобы сваи забивали строго вертикально.
9. Рабочие подготовят сваи к установке ростверка. Если планируется делать деревянный ростверк, рабочие установят оголовки для его монтажа. Для установки бетонного ростверка рабочие выпустят арматуру из верхней части свай.
10. Рабочие уберут мусор, оставшийся после работ.
11. Примите работу и подпишите акты.

Артем Ершов

При устройстве фундамента на песчаных грунтах верхняя часть сваи довольно часто начинает крошиться. Это происходит из-за плотности грунта и никак не связано с качеством бетона. Но такую сваю невозможно забить на всю глубину. Поэтому раскрошившийся верх — примерно 10–40 см — подрезают. Это не снижает устойчивости фундамента к морозному пучению, так как величина подрезки невелика и песок сам по себе хорошо сопротивляется пучению.

Способность сваи сопротивляться морозному пучению зависит не только от длины сваи. Важную роль играет нагрузка от здания. Сваи под тяжелым двухэтажным домом вытолкнуть сложнее, а под легкой террасой или крыльцом — гораздо проще. Поэтому в фундаментах иногда используют сваи разной длины: для легких пристроек нужны более длинные.

При установке фундамента следите, чтобы не было срезанных свай. В правильно забитой свае арматура залита бетонным оголовком, а в срезанной торчит наружу. На участке с твердым грунтом 1–2 сваи могут сломаться — в этом случае рядом с ними забивают дублирующие. Но если срезанных свай заметно больше, то работу нужно срочно прекращать. Такое количество брака обычно вызвано некачественной забивкой, и для исправления ситуации нужна машина с другими операторами.

Пошаговая инструкция по строительству свайного фундамента своими руками

Чтобы построить надежный дом на местности с неустойчивым грунте или высоким уровнем грунтовых вод, нужно соорудить качественный свайный фундамент. Только основание этого типа способно эффективно работать на подобных участках застройки. При этом для его устройства необязательно привлекать бригаду специалистов, все работы можно выполнить и своими силами, что обойдется вам в разы дешевле.

Что такое свайный фундамент?

Классический фундамент на сваях – это конструкция, состоящая из вертикальных опор, погруженных в грунт и связанных между собой ростверком. Верхняя обвязка в большинстве случаев делается в виде монолитной железобетонной ленты над поверхностью земли. Реже (для небольших и легких строений) она выполняется из деревянных или металлических балок.

Рисунок 1. Конструкция и внешний вид свайно-ростверкового основания

Благодаря расположению ростверка над поверхностью земли, на него не воздействует морозное пучение и влага. А при погружении свай ниже уровня промерзания грунта, сезонные расширения и сжатия пластов почвы обходят стороной и их.

Наиболее часто свайному основанию отдают предпочтение при строительстве на плывучих, песчаных, торфяных и болотистых грунтах.

Достоинства и недостатки свайных конструкций

Свайно-ростверковый железобетонный фундамент отличается по стоимости: он гораздо дешевле (примерно на 20-30 %) классического ленточного. Экономия достигается за счет минимального объема земляных работ и значительно меньшего расхода основных материалов – арматуры и бетона. Это является его основным преимуществом.

• Скорость строительства – за счет минимального объема, а иногда и полного отсутствия земляных работ требуется значительно меньше времени на его сооружение.
• Возможность устройства в любое время года – погодные условия никак не отразятся на качестве и надежности основания.
• Возможность самостоятельного проведения работ – для вкручивания свай необязательно наличие специализированного оборудования, так как это можно сделать и вручную силами 2 человек.
• Возможность устройства на участках со сложным рельефом.
• Прокладка коммуникаций возможна уже после сооружения фундамента.

Рисунок 2. Разновидности свай для фундаментов

Из недостатков стоит выделить невозможность строительства свайно-ростверковых конструкций на скалистых и каменистых грунтах. Не менее значимым минусом является подверженность металлических свай коррозии. Тем не менее, срок службы фундамента этого типа может достигать более 50 лет в зависимости от используемых свай и метода их противокоррозионной защиты.

Разновидности свайных оснований

Несмотря на то, что свайное основание считается менее надежным, чем монолитный ленточный фундамент, на плывучих, болотистых и торфяных почвах он работает гораздо эффективнее. Перед выбором и строительством обязательно нужно проводить геологические изыскания для определения типа грунта, поскольку на основании этих данных определяется целесообразность применения того или иного вида свайного фундамента.

Основные виды свайных оснований:

• Винтовой – сваи из стальных труб ввинчиваются в почву.
• Забивной – фундамент на ЖБ сваях, которые забиваются в почву.
• Буронабивной – сваи формируются из бетона в предварительно пробуренных в грунте отверстий.

Рисунок 3. Основные типы свай для устройства свайного фундамента

Свайно-винтовой фундамент

Винтовое основание сооружается из специальных труб круглого сечения с лопастями, которые могут быть расположены в один или несколько рядов. В большинстве случаев внутренняя полость свай после погружения заливается бетоном, что позволяет существенно повысить несущую способность будущего фундамента.

Рисунок 4. Способы обвязки свайно-винтового основания

Особенности

Свайно-ленточный фундамент обладает множеством преимуществ, но основным из них является возможность самостоятельного погружения свай. Благодаря наличию лопастей на стальных трубах их погружения можно выполнить силами 2-х человек. Реже для вкручивания привлекают спецтехнику или используют специальное оборудование.

• Минимальные сроки установки свайно-винтового поля – даже при ручном погружении работа занимает не более 2-х дней (в зависимости от размеров будущего строения).
• Возможность продолжения строительства уже на следующий день после вкручивания свай – при условии, что для обвязки будет использоваться деревянные или металлические балки.
• Приспособляемость к неравномерным нагрузкам – например, когда к вертикальному давлению от веса дома прибавляются еще и горизонтальные нагрузки. Стальные сваи с лопастями способны немного отклоняться от вертикальной оси – на несколько градусов, но этого вполне достаточно для более-менее равномерного распределения нагрузок по всем опорам.

Рисунок 5. Конструкция свайно-винтового основания

Устройство

Последовательность действий при сооружении свайно-винтового фундамента:

1. Разметка мест установки свайных опор.
2. Покрытие металлических опор антикоррозийным составом.
3. Бурение скважин глубиной до 0,5-0,7 м для создания направляющего приямка.
4. Ввинчивание винтовых опор в грунт на необходимую глубину.

Фото 6. Процесс ввинчивания свай

Фото 7. Готовое свайно-винтовое основание с ростверком из металлического швеллера

Пошаговая инструкция по устройству свайного фундамента своими руками в следующих видеоматериалах:

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

• 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

Фото 11. Забивные сваи, обвязанные металлическим швеллером

Процесс забивки железобетонных свай показан в следующем видео:

Буронабивной свайный фундамент

Буронабивное основание сооружается непосредственно на месте строительства путем заливки пробуренных скважин в грунте бетоном с предварительным армированием. К этому виду относится фундамент ТИСЭ, который на сегодня пользуется наибольшим спросом среди застройщиков. Он лучше других разновидностей работает в условиях морозного пучения, а крупные строительные компании Московской области дают на него даже пожизненную гарантию.

Рисунок 12. Внешний вид буронабивного основания типа ТИСЭ

Особенности

ЖБ фундамент типа ТИСЭ представляет собой конструкцию на основе буронабивных свай с полусферической подошвой в нижней части и железобетонным ростверком. Подобное конструктивное исполнение опор способствует увеличению их несущей способности, повышает устойчивость к воздействию сил морозного пучения. В большинстве случаев буронабивные сваи сооружаются ниже глубины промерзания грунта.

Рисунок 13. Конструкция фундамента ТИСЭ

Другие особенности буронабивного основания:

• Более низкая цена устройства по сравнению с традиционным ленточным фундаментом.
• Минимальный объем земляных работ – нужно подготовить только скважины с расширением в нижней части и снять верхний плодородный слой почвы.
• Универсальность – подходит для разных типов грунтов, за исключением болотистых, обводненных и илистых. На каменистых и скалистых почвах сооружение проблематично из-за сложности бурения скважин.

При выборе этого типа основания также следует учитывать, что он требует устройства широкой отмостки (как правило, не менее 1 м).

Устройство

Монтаж свайного фундамента по технологии ТИСЭ требует наличия специального бура – ТИСЭ-Ф, который имеет конструкцию раздвижной штанги с 2-мя рукоятками и режущими кромками. Опускают его на уровне расширения нижней части сваи.

Общая технология устройства:

1. Разметка расположения железобетонных опор.
2. Бурение скважин и подготовка расширений в нижней их части.
3. Изготовление и установка армирующего каркаса из рифленой арматуры диаметром 12-16 мм для буронабивных свай.
4. Гидроизоляция скважин путем расположения в них рулонного гидроизоляционного материала.
5. Заливка скважин бетоном с тщательным уплотнением для удаления воздуха из смеси.

Рисунок 14. Последовательность устройства свай с полусферическим расширением в основании

Фото 15. Бетонирование монолитной ленты поверх железобетонных свай

Бетонирование свайных опор и ростверка лучше выполнять одновременно, что позволит создать цельнолитую железобетонную конструкцию. Но в этом случае будет более затруднительным процесс уплотнения бетона в скважинах. Поэтому чаще изначально выполняется заливка свай, а после – выполняется сборка опалубки для ростверка, армирование и бетонирование ленты.

Подробно процесс устройства фундамента ТИСЭ рассмотрен в следующем видео:

Существуют и другие технологии сооружения свайных фундаментов, но их применяют гораздо реже. Так, для легких построек типа бань, гаражей, хозпостроек застройщики часто используют асбестоцементные трубы в качестве оболочки. Они погружаются в предварительно пробуренные скважины, в их внутреннюю полость устанавливается армирующий каркас и производится заливка бетоном.

Рисунок 16. Последовательность устройства свайного основания с применением асбестоцементных труб

Виды используемых ростверков для свайных фундаментов

В зависимости от весогабаритных характеристик и назначения постройки для сооружения ростверков свайного фундамента могут применяться:

• металлические балки;
• деревянный брус;
• монолитные железобетонные ленты.

Рисунок 17. Основные способы сооружения ростверка

В качестве обвязки свай при строительстве домов из бревна и бруса обычно выступает нижний венец сруба. Также деревянные балки для устройства ростверка используются при строительстве зданий по каркасной технологии.

Металлические балки из швеллеров тоже применяются для обвязки свайных фундаментов под деревянные дома.

Свайные основания с железобетонными ростверками подходят для строительства домо из любых материалов. Их ширина выбирается в зависимости от толщины будущих стен. Такие конструкции являются наиболее прочными и надежными, способны выдерживать и равномерно распределелять на сваи значительные нагрузки от строений.

Чтобы построить надежный дом на местности с неустойчивым грунте или высоким уровнем грунтовых вод, нужно соорудить качественный свайный фундамент. Только основание этого типа способно эффективно работать на подобных участках застройки. При этом для его устройства необязательно привлекать бригаду специалистов, все работы можно выполнить и своими силами, что обойдется вам в разы дешевле.

Что такое свайный фундамент?

Классический фундамент на сваях – это конструкция, состоящая из вертикальных опор, погруженных в грунт и связанных между собой ростверком. Верхняя обвязка в большинстве случаев делается в виде монолитной железобетонной ленты над поверхностью земли. Реже (для небольших и легких строений) она выполняется из деревянных или металлических балок.

Рисунок 1. Конструкция и внешний вид свайно-ростверкового основания

Благодаря расположению ростверка над поверхностью земли, на него не воздействует морозное пучение и влага. А при погружении свай ниже уровня промерзания грунта, сезонные расширения и сжатия пластов почвы обходят стороной и их.

Наиболее часто свайному основанию отдают предпочтение при строительстве на плывучих, песчаных, торфяных и болотистых грунтах.

Достоинства и недостатки свайных конструкций

Свайно-ростверковый железобетонный фундамент отличается по стоимости: он гораздо дешевле (примерно на 20-30 %) классического ленточного. Экономия достигается за счет минимального объема земляных работ и значительно меньшего расхода основных материалов – арматуры и бетона. Это является его основным преимуществом.

• Скорость строительства – за счет минимального объема, а иногда и полного отсутствия земляных работ требуется значительно меньше времени на его сооружение.
• Возможность устройства в любое время года – погодные условия никак не отразятся на качестве и надежности основания.
• Возможность самостоятельного проведения работ – для вкручивания свай необязательно наличие специализированного оборудования, так как это можно сделать и вручную силами 2 человек.
• Возможность устройства на участках со сложным рельефом.
• Прокладка коммуникаций возможна уже после сооружения фундамента.

Рисунок 2. Разновидности свай для фундаментов

Из недостатков стоит выделить невозможность строительства свайно-ростверковых конструкций на скалистых и каменистых грунтах. Не менее значимым минусом является подверженность металлических свай коррозии. Тем не менее, срок службы фундамента этого типа может достигать более 50 лет в зависимости от используемых свай и метода их противокоррозионной защиты.

Разновидности свайных оснований

Несмотря на то, что свайное основание считается менее надежным, чем монолитный ленточный фундамент, на плывучих, болотистых и торфяных почвах он работает гораздо эффективнее. Перед выбором и строительством обязательно нужно проводить геологические изыскания для определения типа грунта, поскольку на основании этих данных определяется целесообразность применения того или иного вида свайного фундамента.

Основные виды свайных оснований:

• Винтовой – сваи из стальных труб ввинчиваются в почву.
• Забивной – фундамент на ЖБ сваях, которые забиваются в почву.
• Буронабивной – сваи формируются из бетона в предварительно пробуренных в грунте отверстий.

Рисунок 3. Основные типы свай для устройства свайного фундамента

Свайно-винтовой фундамент

Винтовое основание сооружается из специальных труб круглого сечения с лопастями, которые могут быть расположены в один или несколько рядов. В большинстве случаев внутренняя полость свай после погружения заливается бетоном, что позволяет существенно повысить несущую способность будущего фундамента.

Рисунок 4. Способы обвязки свайно-винтового основания

Особенности

Свайно-ленточный фундамент обладает множеством преимуществ, но основным из них является возможность самостоятельного погружения свай. Благодаря наличию лопастей на стальных трубах их погружения можно выполнить силами 2-х человек. Реже для вкручивания привлекают спецтехнику или используют специальное оборудование.

• Минимальные сроки установки свайно-винтового поля – даже при ручном погружении работа занимает не более 2-х дней (в зависимости от размеров будущего строения).
• Возможность продолжения строительства уже на следующий день после вкручивания свай – при условии, что для обвязки будет использоваться деревянные или металлические балки.
• Приспособляемость к неравномерным нагрузкам – например, когда к вертикальному давлению от веса дома прибавляются еще и горизонтальные нагрузки. Стальные сваи с лопастями способны немного отклоняться от вертикальной оси – на несколько градусов, но этого вполне достаточно для более-менее равномерного распределения нагрузок по всем опорам.

Рисунок 5. Конструкция свайно-винтового основания

Устройство

Последовательность действий при сооружении свайно-винтового фундамента:

1. Разметка мест установки свайных опор.
2. Покрытие металлических опор антикоррозийным составом.
3. Бурение скважин глубиной до 0,5-0,7 м для создания направляющего приямка.
4. Ввинчивание винтовых опор в грунт на необходимую глубину.

Фото 6. Процесс ввинчивания свай

Фото 7. Готовое свайно-винтовое основание с ростверком из металлического швеллера

Пошаговая инструкция по устройству свайного фундамента своими руками в следующих видеоматериалах:

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

• 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

Фото 11. Забивные сваи, обвязанные металлическим швеллером

Процесс забивки железобетонных свай показан в следующем видео:

Буронабивной свайный фундамент

Буронабивное основание сооружается непосредственно на месте строительства путем заливки пробуренных скважин в грунте бетоном с предварительным армированием. К этому виду относится фундамент ТИСЭ, который на сегодня пользуется наибольшим спросом среди застройщиков. Он лучше других разновидностей работает в условиях морозного пучения, а крупные строительные компании Московской области дают на него даже пожизненную гарантию.

Рисунок 12. Внешний вид буронабивного основания типа ТИСЭ

Особенности

ЖБ фундамент типа ТИСЭ представляет собой конструкцию на основе буронабивных свай с полусферической подошвой в нижней части и железобетонным ростверком. Подобное конструктивное исполнение опор способствует увеличению их несущей способности, повышает устойчивость к воздействию сил морозного пучения. В большинстве случаев буронабивные сваи сооружаются ниже глубины промерзания грунта.

Рисунок 13. Конструкция фундамента ТИСЭ

Другие особенности буронабивного основания:

• Более низкая цена устройства по сравнению с традиционным ленточным фундаментом.
• Минимальный объем земляных работ – нужно подготовить только скважины с расширением в нижней части и снять верхний плодородный слой почвы.
• Универсальность – подходит для разных типов грунтов, за исключением болотистых, обводненных и илистых. На каменистых и скалистых почвах сооружение проблематично из-за сложности бурения скважин.

При выборе этого типа основания также следует учитывать, что он требует устройства широкой отмостки (как правило, не менее 1 м).

Устройство

Монтаж свайного фундамента по технологии ТИСЭ требует наличия специального бура – ТИСЭ-Ф, который имеет конструкцию раздвижной штанги с 2-мя рукоятками и режущими кромками. Опускают его на уровне расширения нижней части сваи.

Общая технология устройства:

1. Разметка расположения железобетонных опор.
2. Бурение скважин и подготовка расширений в нижней их части.
3. Изготовление и установка армирующего каркаса из рифленой арматуры диаметром 12-16 мм для буронабивных свай.
4. Гидроизоляция скважин путем расположения в них рулонного гидроизоляционного материала.
5. Заливка скважин бетоном с тщательным уплотнением для удаления воздуха из смеси.

Рисунок 14. Последовательность устройства свай с полусферическим расширением в основании

Фото 15. Бетонирование монолитной ленты поверх железобетонных свай

Бетонирование свайных опор и ростверка лучше выполнять одновременно, что позволит создать цельнолитую железобетонную конструкцию. Но в этом случае будет более затруднительным процесс уплотнения бетона в скважинах. Поэтому чаще изначально выполняется заливка свай, а после – выполняется сборка опалубки для ростверка, армирование и бетонирование ленты.

Подробно процесс устройства фундамента ТИСЭ рассмотрен в следующем видео:

Существуют и другие технологии сооружения свайных фундаментов, но их применяют гораздо реже. Так, для легких построек типа бань, гаражей, хозпостроек застройщики часто используют асбестоцементные трубы в качестве оболочки. Они погружаются в предварительно пробуренные скважины, в их внутреннюю полость устанавливается армирующий каркас и производится заливка бетоном.

Рисунок 16. Последовательность устройства свайного основания с применением асбестоцементных труб

Виды используемых ростверков для свайных фундаментов

В зависимости от весогабаритных характеристик и назначения постройки для сооружения ростверков свайного фундамента могут применяться:

• металлические балки;
• деревянный брус;
• монолитные железобетонные ленты.

Рисунок 17. Основные способы сооружения ростверка

В качестве обвязки свай при строительстве домов из бревна и бруса обычно выступает нижний венец сруба. Также деревянные балки для устройства ростверка используются при строительстве зданий по каркасной технологии.

Металлические балки из швеллеров тоже применяются для обвязки свайных фундаментов под деревянные дома.

Свайные основания с железобетонными ростверками подходят для строительства домо из любых материалов. Их ширина выбирается в зависимости от толщины будущих стен. Такие конструкции являются наиболее прочными и надежными, способны выдерживать и равномерно распределелять на сваи значительные нагрузки от строений.

Брус изготавливается из сосны и ели — хвойных пород с естественной влажностью 20-30%.

Брус изготавливается из сосны и ели — хвойных пород с естественной влажностью 20-30%.

Свайный фундамент

Свайный фундамент относится к фундаментам глубокого заложения – передача нагрузки на основание происходит не только по подошве, но и по боковым граням сваи, что происходит за счет трения и сцепления с грунтом основания. Устройство такого фундамента – довольно сложный процесс, требующий значительных трудозатрат, а также применения специальных технологий, оборудования и механизмов. Проектировать свайный фундамент целесообразно в случаях, если:

• строительный участок имеет сложные геологические условия;
• несущая способность основания недостаточна для устройства фундаментов мелкого заложения – ленточных, столбчатых или плитных.

К сложным горно-геологическим условиям можно отнести такие типы сжимаемых оснований: просадочные, насыпные или пучинистые грунты, а также условия вечной мерзлоты, болотистую местность. Свайный фундамент менее подвержен деформациям, связанным с изменениями характеристик грунтов при их намокании, проседании, сдвиге геологических слоев. Такой тип фундамента является более стабильным, он менее подвержен перемещениям при нагрузке, осадке и крену.

Необходимость устройства свайного фундамента также может возникнуть, если грунты основания имеют низкую несущую способность. При выполнении расчета, может оказаться, что площади подошвы плитного фундамента недостаточно или плита требуемых размеров значительно выступает за контур здания. Свайный фундамент в подобном случае позволит использовать в качестве основания нижележащие слои.

Срок службы

Долговечность свайного фундамента зависит от материала, из которого выполнены сваи, а также условий их работы. В большинстве случаев расчетный срок службы такого основания составляет 50-100 лет. Более долговечными являются железобетонные сваи. Металлические и деревянные сваи имеют меньший срок службы и требуют дополнительной обработки. Точный срок службы должен определяться для каждого типа свай и конкретных условий среды. При этом следует учитывать опыт проектирования и строительства в условиях конкретной местности.

Типы свайного фундамента, материалы и особенности

Фундаменты данного типа могут иметь различную конфигурацию, сваи выполняться из разных материалов и отличаться формой.

Компоновка свайного фундамента

По конструктивному решению свайный фундамент может быть представлен:

• одиночными сваями;
• свайными кустами;
• свайными лентами;
• свайными полями.

Одиночные сваи, как правило, используются в качестве фундаментов под колонны и стойки, нагрузка на которые не достигает больших значений. Такая конструкция фундамента может применяться для опор линий электропередач, а также других мачтовых или башенных конструкций, возводимых на нестабильных, слабонесущих грунтах.

Свайные кусты представляют собой несколько забитых неподалеку друг от друга свай, объединенных вышележащей конструкцией – ростверком. Как и одиночные сваи, кусты являются фундаментами под колонны. Но надежность и несущая способность такого фундамента будет значительно выше, чем у одиночной сваи. Для любого конструктивного решения свайного фундамента справедливо минимальное расстояние между сваями – оно не должно быть меньше трех условных диаметров сечения сваи.

Свайные ленты обычно устраиваются в качестве фундаментов для стен. Сваи забиваются в один или несколько рядов, образуя вытянутые ленты. В таком случае применяется ростверк балочного типа.

Свайные поля проектируются в качестве фундаментов для многоэтажных зданий, а также сооружений, передающих значительную нагрузку основанию. Отличительная особенность свайного поля – расположение свай под всем зданием и устройство общего плитного ростверка, повторяющего контур здания.

Можно провести аналогию между конструктивным решением и компоновкой фундаментов мелкого заложения и свайными: одиночные сваи и кусты соответствуют столбчатым фундаментам; ленты свай – ленточным, свайные поля – плитным фундаментам.

Ростверки

Ростверк – элемент свайного фундамента, обеспечивающий совместную работу группы свай. Устраивается для свайных кустов, лент, полей. По способу взаимодействия с грунтом ростверк может быть низкий или высокий.

Низкий ростверк погружен в грунт, при его проектировании действуют те же принципы, что и при проектировании фундаментов мелкого заложения. Основные из них: низ ростверка должен находиться ниже глубины промерзания грунта, также требуется обеспечить гидроизоляцию фундамента. Главная особенность низкого ростверка – нагрузка от вышележащих конструкций передается основанию не только по поверхностям свай, но и по подошве ростверка. Его можно рассматривать как фундамент мелкого заложения и учитывать при расчете.

Высокий ростверк устраивается выше уровня планировки, таким образом, он не соприкасается с грунтом. Это решение рекомендуется применять для болотистой местности, а также на основаниях с повышенным уровнем грунтовых вод.

Сваи-стойки и висячие сваи – отличия, особенности

По способу взаимодействия с грунтом сваи можно разделить на:

• висячие сваи;
• сваи-стойки.

Висячие сваи передают нагрузку на основание за счет сил трения и сцепления, возникающих между боковыми поверхностями сваи и грунтом основания. Для такого решения фундамента требуется расчет осадок, так как сваи располагаются в сжимаемом грунте в свободном состоянии, не связаны с прочными инженерно-геологическими слоями основания. Висячие сваи применятся в тех случаях, когда в ходе инженерных изысканий на строительном участке на доступной глубине не были обнаружены грунты, которые могли бы стать опорным слоем для свай-стоек.

Сваи-стойки передают нагрузку от здания на прочный несжимаемый слой основания, который служит опорой для них. Задача сваи-стойки – пройти ненадежные верхние слои грунта и обеспечить опирание фундамента на нижележащие слои, если они обладают требуемой несущей способностью. Классическим случаем устройства свай-стоек является геологическая ситуация, при которой под слабонесущим сжимаемым верхним слоем грунта находится прочный слой, представленный, к примеру, скальным грунтом. Нередко такой тип фундамента устраивается для насыпных оснований: сваи проходят насыпной слой грунта и достигают нижележащего целика, представленного плотным суглинком естественного происхождения.

Грунты, которые могут являться несущим слоем для свай-стоек:

• скальные;
• крупнообломочные;
• плотные глинистые.

При расчетах фундаментов на сваях-стойках в большинстве случаев пренебрегают силами трения по боковым поверхностям сваи. Необходимо обеспечить прочность сваи: по типу работы под нагрузкой данный тип свай напоминает колонны. В большинстве случаев, необходим только расчет прочности свай; расчет по деформациям – осадке фундамента, не требуется. Этот факт также является характерной особенностью данного вида свайного фундамента.

Способы погружения свай в грунт

Ввиду большого разнообразия конструктивных и технологических решений устройства свайного фундамента, существует множество способов установки свай в проектное положение. Основные из них:

• забивные;
• набивные;
• буровые;
• винтовые.

Эти способы можно условно разделить на две категории: с выемкой грунта и без. Забивные и набивные сваи устраиваются без выемки грунта, буровые и винтовые – с выемкой.

Забивные сваи

Забивные сваи погружаются в грунт при помощи дизель-молотов, вибропогружателей, вибровдавливателей и других подобных механизмов. В основном, забивные сваи изготавливаются из железобетона, имеют довольно большое поперечное сечение. Длина забивных свай зависит от площади поперечного сечения. Наиболее распространены сваи сечением от 300х300 до 500х500, длина которых составляет от 3 до 14м. Предусмотрена возможность устройства составных свай большей длины.

• относительная простота выполнения работ;
• не требуются вспомогательные земляные работы;
• возможность проведения работ в зимнее время;
• не производится бетонирование свай в грунте.

• создание вибрации, которая может нарушить фундаменты соседних строений;
• перерасход арматуры, так как требуется, чтобы свая выдерживала транспортные и монтажные нагрузки;
• значительный процент сломанных и недобитых свай.

Для установки забивной сваи в вертикальное положение используется специальный механизм – копер. Забивание свай, чаще всего, производится при помощи гидромолота. Погружение сваи происходит до требуемой глубины, может быть остановлено, если отказ сваи – расстояние, на которое она погрузилась за один удар, будет меньше заданного значения.

Набивные и буровые сваи

Устраиваются в шурфах, пробитых при помощи извлекаемой сваи или инвентарной трубы (болванки). Полученная скважина заполняется бетонной смесью. Скважины буронабивных свай выполняются при помощи установок шнекового бурения, погружения извлекаемых и не извлекаемых обсадных труб. Диаметр свай данного типа составляет 0,5-1,2 м, длина – до 25м.

• не требуется доставка габаритных сборных элементов на строительную площадку;
• оптимальное использование арматуры;
• возможность устройства наклонных свай, а также свай с расширяющейся пятой.

• низкая скорость выполнения работ за счет наличия дополнительных операций;
• сложный процесс бетонирования;
• набивные сваи не рекомендуется устраивать в грунтах, имеющих агрессивную к бетону среду.

Буровые инъекционные сваи могут успешно применяться при реконструкции ветхих строений. Такой метод не создает вибрацию, бурение можно проводить в непосредственной близости от постройки. Пробуренная скважина заполняется специальным раствором. Такой метод применялся для реконструкции исторических зданий, построенных на деревянном свайном фундаменте.

Винтовые сваи

Устройство винтовых свай является частным случаем буровых свай. Отличительная особенность метода – материал и форма самой сваи. Винтовые сваи изготавливают из металла, на их конце выполнены специальные лопасти, обеспечивающие возможность ввинчивания сваи, а также большую площадь трения и опорную пяту. Длина таких свай может достигать 12м. Винтовые сваи часто применятся для усадебного строительства на болотистой местности или на слабых, нестабильных грунтах.

• сравнительно простая и быстрая технология монтажа;
• возможность проведения работ в зимнее время;
• хорошее сопротивление осадке и выдергиванию фундамента.

К недостаткам буровых свай следует отнести необходимость тщательной антикоррозионной обработки. Сваи необходимо ввинчивать аккуратно, чтобы не повредить защитный слой.

Материал свай

В зависимости от технологии монтажа и условий площадки, для выполнения свай могут применяться следующие материалы:

• сборный железобетон – для забивных свай;
• монолитный железобетон – для набивных, буровых
• цементные растворы – для буровых инъекционных;
• древесина – для забивных;
• металл – винтовых, забивных свай.

Сваи из сборного железобетона изготавливаются на специализированных предприятиях по типовым каталогам и сериям. За счет правильной технологии твердения, бетон таких свай имеет большую прочность, меньше подвержен разрушению в агрессивных средах.

Монолитный железобетон применяется для заполнения пробуренных или продавленных скважин. Технология правильного бетонирования таких свай довольно сложная: необходимо подавать бетонную смесь на значительную глубину, предотвращая ее падение с большой высоты, иначе бетон расслоится. Инъекционные растворы имеют мелкий наполнитель, в них добавляется значительное количество модификаторов для лучшего заполнения глубоких скважин небольшого диаметра.

Деревянные сваи применяют для временных построек в тех регионах, где дерево является доступным распространенным материалом. Для таких свай требуется дополнительная обработка составами, предотвращающими гниение материала.

Забивные сваи могут выполняться из стали, как из прокатных профилей, так и в виде составных сечений. Наиболее распространены винтовые металлические сваи.

Сечения свай

Сваи могут иметь следующие формы поперечного сечения:

• прямоугольное, квадратное;
• тавровое, двутавровое;
• круглое.

Железобетонные забивные сваи-стойки имеют, в основном, прямоугольное сечение. Висячие сваи могут проектироваться таврового и двутаврового сечения для обеспечения большей площади боковой поверхности. Такое сечение обеспечивает большую жесткость и прочность на изгиб. Буровые сваи имеют круглое сечение.

По типу продольного сечения, сваи разделяются на:

• прямоугольные (призматические);
• пирамидальные;
• трапециевидные;
• с расширенной пятой.

Последние три типа лучшим образом подходят для устройства висячих свайных фундаментов в сжимаемом основании.

Технология

Каждое конкретное решение свайного фундамента имеет свою технологию монтажа. В общем виде устройство свайного фундамента производится в следующей последовательности.

1. Подготовительные работы. Горизонтальная планировка участка, выноска в натуру осей, разметка местоположения свай.
2. Погружение свай в грунт. Производится согласно технологии для конкретного типа свай.
3. Обрубка концов недобитых свай, устройство свайного ростверка.

Технология устройства свайного фундамента для каждого типа свай описана выше. Следует отметить, что при выборе способа монтажа следует руководствоваться не только экономической целесообразностью, но и опытом проектирования в каждом регионе строительства. Местные проектные институты разработали типовые технологические карты, в которых содержится полная информация по технологии производства работ, составлены графики работы, а также спецификации требуемых машин, механизмов, оборудования и материалов.

Свайный фундамент может стать единственным приемлемым решением для слабонесущих грунтов и сложных геологических условий. В остальных случаях следует руководствоваться принципами экономической и технологической целесообразности. Устройство свайного фундамента может потребоваться для высотных зданий, ответственных или уникальных объектов. Такое решение позволяет повысить надежность основы постройки, предотвратить нежелательные деформации и перемещения.

Несмотря на технологическую сложность, в ряде случаев устройство свайного фундамента может быть экономически оправдано. Устройство свайного фундамента не требует больших объемов земляных и бетонных работ, возведение можно проводить в зимнее время без дополнительных мероприятий. Применение свай может сократить срок выполнения работ. Яркий тому пример – возведение фундаментов коттеджей с применением металлических винтовых свай.

К преимуществам свайного фундамента следует отнести:

• возможность устройства в особых геологических и климатических условиях;
• высокая надежность и стабильность фундамента;
• небольшой объем земляных и бетонных работ;
• большое количество разнообразных конструктивных и технологических решений.

Однако свайный фундамент имеет ряд недостатков, связанных в основном со сложностью технологии возведения. Среди них:

• потребность в специальных машинах и механизмах;
• требуется квалифицированный персонал;
• существует значительная вероятность возникновения непредвиденных трудностей на стадии возведения.

Также следует отметить, что в большинстве случаев стоимость свайного фундамента будет выше, чем аналогичных фундаментов мелкого заложения.