Свайный фундамент

Описание свайного фундамента

Этот тип фундамента представляет собой множество свай, расположенных под всем зданием или под его определёнными частями (например, рядами или группами).

Обычно верхняя часть свай объединяется в единую конструкцию с помощью ростверка. Он представляет собой несколько балок (ригелей) или решётку (раму). Также ростверком может служить цельная плита.

Задача ростверка — не только стабилизировать сваи, но и равномерно распределить нагрузку от строения. Это делает его несущим элементом конструкции.

Такой тип фундамента называется свайно-ростверковым.

Ростверк может быть двух видов: высоким и низким.

Высокий ростверк имеет зазор между грунтом и балкой или плитой. Низкий ростверк либо опирается на почву, либо заглублён в неё.

В отличие от высокого ростверка, низкий будет передавать давление на грунт, хотя и в небольшой степени. Из-за воздействия пучения, низкий ростверк не рекомендуется использовать на пучинистых грунтах, а также не следует укладывать под ним нестандартные подушки.

Ростверк, который располагается на большой высоте, не участвует во взаимодействии строения с грунтом. Это означает, что пучинистые почвы не будут воздействовать на него и выталкивать его вверх. Поэтому ростверк останется неподвижным относительно свай, и риск его отрыва от них исключён.

Не стоит утверждать, что ростверк является обязательным элементом свайного фундамента под дом. Существуют основания с единичными оголовками для каждой из свай.

Свая представляет собой длинный стержень, который в некоторых случаях может иметь расширения. Нагрузка от строения передаётся в почву через нижнюю часть сваи, которая называется пятой, и через её боковую поверхность.

Может показаться, что эта конструкция напоминает столбы столбчатого фундамента. Однако есть существенное отличие: сваи в данном случае закладываются на большую глубину. За счёт того, что они достаточно длинные (а следовательно, общая площадь их боковых поверхностей больше), они оказывают воздействие на фундамент благодаря силе трения.

Обратите внимание! Установка свай может производиться как вертикально, так и под углом к отвесной оси. Это позволяет увеличить пространственную жёсткость основания дома. В результате каждый элемент фундамента будет испытывать различные нагрузки: сжатие, изгиб и растяжение.

В зависимости от того, как сваи взаимодействуют с почвой, их можно разделить на несколько типов:

Стойки. Они проходят через нестабильные слои, а их подошва опирается на прочный и малосжимаемый пласт, который обладает высокой несущей способностью. Например, это может быть гравий или скальные породы.
Фрикционные. Другое название этих свай — «сваи трения» или «висячие сваи». Когда их забивают, они уплотняют грунт в рабочей зоне, передавая нагрузку на слабое основание за счёт сил трения. Опорное действие нижнего конца сваи при этом незначительно.

Раньше свайный фундамент устанавливали только в холодных регионах или на участках с подвижной почвой. Однако сейчас, благодаря простоте монтажа и доступной цене свай, эту технологию применяют при строительстве различных лёгких сооружений, включая каркасные коттеджи.

Расходы на установку свайного фундамента будут меньше, чем на обычный ленточный. При этом он будет таким же прочным, а иногда даже более надёжным, чем ленточное основание.

Винтовые сваи обычно используются при строительстве коттеджей на участках с подвижными и слабыми грунтами, например, на болотистых или торфяных почвах. Также свайный фундамент является лучшим выбором, если уровень грунтовых вод довольно высок.

В каких еще случаях рекомендуется монтировать такой тип основания:

рельеф имеет природные особенности;
почва слабая;
рядом с участком расположены природные водоемы;
основание необходимо монтировать быстро;
сумма, отведенная на возведение фундамента, ограниченна.

Преимущества и недостатки свайного фундамента

Чтобы построить дом, нужно иметь прочный и надёжный фундамент. Прежде чем сделать выбор, важно изучить все преимущества и недостатки различных типов фундамента, чтобы не ошибиться в своём решении.

Свайный фундамент — это отличный выбор для тех, кто хочет быстро и недорого построить свой дом. Плюсы свайного фундамента:

Лёгкий монтаж. Для установки свай не нужно проводить земляные работы или заливать железобетонные конструкции. Сваи можно установить прямо на месте, без утрамбовки земли или выравнивания поверхности.
Бюджетность. Стоимость свайного фундамента ниже, чем у стандартного бетонного.
Универсальность. Свайный фундамент подходит для участков с любым типом грунта, включая холодные регионы и области с подтопляемыми почвами.
Быстрый монтаж. Сваи можно устанавливать даже зимой и осенью, независимо от погоды. После завершения работ можно сразу приступать к строительству коттеджа.
Высокая прочность. При правильном расчёте параметров фундамента и соблюдении строительных технологий, свайный фундамент будет служить долгие годы.

Как уже было сказано, у свайного фундамента есть много преимуществ. Но есть и некоторые недостатки, которые стоит учитывать:

Этот тип фундамента не подходит для скальных пород. Если в грунте много камней, установка свай может быть затруднительной.
Монтаж свайного фундамента возможен только для малоэтажных зданий. Поэтому многие выбирают этот тип фундамента для строительства каркасных домов.
Однако стоит учитывать, что металлические элементы могут ржаветь. При забивании свай есть риск повредить их, что может сократить срок службы фундамента.

Основные виды свайных фундаментов

Существует несколько типов свай, которые различаются способом погружения в грунт. Этот ассортимент позволяет решить практически все задачи, возникающие в гражданском строительстве.

Вот основные типы свай:

Забивные сваи — представляют собой готовые конструкции. Их монтируют в грунт, при этом не требуется убирать почву: сваи просто вдавливают, забивают либо используют вибрацию для погружения.
Набивные сваи. Их делают на стройплощадке, заполняя скважину бетоном. Скважины пробуривают либо отжимают, вытесняя и уплотняя грунт.
Винтовые сваи. Выполнены в виде трубы из стали, на нижнем конце которой расположены лопасти. Их ввинчивают в почву, а затем заливают внутрь бетон.
Сваи-столбы — изготавливаются на заводе, их погружают в заранее подготовленную скважину.
Сваи-опоры — изготовленные в заводских условиях элементы располагают в котлованах, в шурфах либо траншеях, а затем фиксируют при помощи обратной засыпки.
Инъекционные сваи. Чтобы их создать, в почву под большим давлением закачивают бетонный раствор (мелкозернистый бетон).
Кессонные (погружаемые, колодезные). Они погружаются в грунт под собственным весом или с помощью утяжеления. В процессе установки изнутри сваи удаляется почва.

В зависимости от выбранного метода погружения свай может потребоваться использование различных оболочек, выполняющих определённые функции. Например, если используются неглубокие буронабивные сваи, то применяются трубы из рубероида, которые после завершения работ не нужно извлекать. Эти трубы защищают подземную часть сваи от негативного воздействия влаги и выполняют роль опалубки сверху.

Когда применяется технология вертикально перемещаемой трубы, опалубка выполняет роль оболочки. По мере выполнения монолитных работ её извлекают из выемки.

Если у вас сваи-трубы или трубобетонные элементы, то их оболочка будет нести нагрузку. Но чаще всего сваи не имеют оболочек и непосредственно контактируют с грунтом.

Сваи изготавливаются из стандартных строительных материалов.

Древесина — один из старейших материалов, используемых для создания свай. Например, опоры мостов в Санкт-Петербурге сделаны из брёвен хвойных пород диаметром от 20 до 40 сантиметров. Большинство из них до сих пор находятся в идеальном состоянии. В сухой почве деревянные сваи могут служить долгие годы, особенно если их обработать специальными защитными составами. Однако максимальный срок службы имеют железобетонные изделия.
Железобетонные сваи используются чаще всего. Их производят на заводе, длина может быть от 3 до 12 метров. У таких свай сплошное квадратное сечение от 20 x 20 до 40 x 40 сантиметров. Также сечение может быть в виде круга, призмы, треугольника или иметь сложную форму.
Железобетонные сваи изготавливаются на прочном арматурном каркасе, который позволяет изделию выдерживать изгибающие нагрузки. Если сваи забивают в грунт, металлический каркас также защищает от ударных нагрузок, поэтому на концах свай увеличивают количество поперечной конструкционной арматуры. Сваи из бетона не армируются по всей длине, но в верхней части есть стальные каркасы. Бутобетонные сваи на 30% состоят из бутового камня.
Сваи из металла выполнены в виде трубы с круглым или прямоугольным сечением. Часто можно встретить элементы, сделанные из нескольких материалов. Например, винтовая свая, изготовленная из стальной трубы, в которую залит бетонный раствор. На бревно из древесины можно насадить железный наконечник с лопастями.

Как правильно выбрать тип свай и способ их установки? Для этого нужно учесть множество факторов:

общий вес строения, а также конструктивные особенности;
несущую способность каждого элемента свайного основания;
особенности почвы;
специфику условий, в которых проводятся строительные работы: плотность застройки, размер участка.

При строительстве загородных частных домов не всегда используют все перечисленные виды свай для фундамента. Обычно выбирают несколько вариантов свайных оснований, которые подходят под требования застройщика. Затем из них выбирают наиболее подходящий по стоимости. Давайте рассмотрим самые распространённые виды свайных фундаментов.

Устройство свайно-винтового фундамента

Такое основание состоит из множества свай, которые вкручиваются в грунт и образуют единое свайное поле. Для создания фундамента коттеджа используются сваи диаметром 10,8 см и длиной 250 см, при этом их лопасть имеет диаметр 30 см.

После того как сваю вкрутят в землю, она будет выступать над поверхностью примерно на 50 сантиметров. Затем на верхней части сваи при помощи сварки крепят оголовок. Обычно его размеры составляют 25 на 25 сантиметров.

Оголовок служит для закрепления обвязочного бруса (швеллера или ростверка), на который впоследствии будет установлено здание.

Винтовая свая — это металлическая труба с лопастью на заострённом конце.

Благодаря специальной лопасти свая легко вкручивается в почву. Лопасть уплотняет грунт, достигая нужной глубины и упираясь в прочное естественное основание. Это означает, что после установки винтовая свая может выдержать расчётную нагрузку.

Длина изделий, их диаметр и назначение могут быть разными.

винтовая свая с диаметром 7,6 см – применяется при возведении ограждений, беседок, а также пристроек с небольшим весом;
изделие с диаметром 8,9 см используется для создания бытовок, причалов;
винтовая свая, диаметр которой 10,8 см, подходит для возведения каркасных строений, а также коттеджей из бруса;
свая с диаметром более 13,3 см применяется при строительстве коттеджей из оцилиндрованного бревна, пенобетона, а также для возведения зданий промышленного назначения.

Чтобы не ошибиться при выборе параметров свай, обратите внимание на следующие особенности:

насколько толстая металлическая стенка ствола. Если изделие высококачественное, этот параметр должен составлять 4–4,5 мм;
какова толщина металлической лопасти. Оптимальный вариант – от 0,5 см;
насколько качественно выполнен сварной шов. Не должно быть раковин, а также непроваренных областей;
наличие защитного слоя. Когда слой нанесенной краски недостаточной толщины либо низкого качества, он сотрется от соприкосновения с почвой во время ввинчивания элемента.

В продаже можно встретить изделия с литым наконечником. Они отличаются тем, что наконечник и лопасть представляют собой единую деталь, которая производится на заводе и затем приваривается к стволу.

Сваи с литым наконечником более надёжны по сравнению со сварными сваями. Это связано с тем, что толщина лопасти у литых свай больше, а также с тем, что у них только один сварной шов. Благодаря этому такие сваи можно использовать в почве, где есть много твёрдых включений, например, корни деревьев и камни.

Свайно-ленточное основание имеет множество преимуществ. Но, пожалуй, самое важное из них – это возможность построить такой фундамент своими руками. Благодаря лопастям на стальных трубах, установку можно выполнить вдвоём с помощником. В некоторых случаях может потребоваться использование спецтехники или специального оборудования.

Каковы же дополнительные преимущества свайного фундамента?

Установка свайно-винтового фундамента – это быстрый процесс, который можно выполнить даже самостоятельно. Обычно на установку фундамента уходит около двух дней, и это время зависит от размера дома.
Как только все сваи будут вкручены, можно сразу же приступать к дальнейшим строительным работам. Однако для этого необходимо выполнить обвязку свайного фундамента с помощью балок из дерева или металла.
Свайно-винтовой фундамент способен выдерживать неравномерные нагрузки. Например, если на фундамент воздействует вертикальное давление от строения, а также горизонтальные нагрузки, он может справиться с этим. При этом допустимо небольшое отклонение (на несколько градусов) свай с лопастями от вертикальной оси. Благодаря этому нагрузка равномерно распределится по всем элементам фундамента.

Нюансы монтажа свайно-винтового фундамента

Чтобы обустроить свайное поле фундамента, действуйте следующим образом:

выполните разметку областей, где будут располагаться сваи;
нанесите на металлические элементы средство против коррозии;
пробурите скважины, глубина которых 30–50 см, чтобы получился направляющий приямок;
ввинтите сваи в почву на требуемую глубину;
удостоверьтесь, что сваи расположены над поверхностью на одинаковой высоте;
учитывая общий горизонтальный уровень, обрежьте верхние оголовки;
заполните трубы раствором бетона;
выполните обвязку свайного фундамента с помощью монолитной железобетонной ленты (или же используя балки из металла либо древесины).

Ввинчивать винтовые элементы можно с помощью специальной техники, оснащенной гидробуром, или вручную, вдвоём с помощником.

В первом случае вы сможете регулировать силу, необходимую для погружения свай. Это позволит вам со 100-процентной точностью расположить сваи вертикально. Важно следить за тем, чтобы отклонение сваи от вертикальной оси не превышало 2 градусов.

Как только элемент будет опущен на нужную глубину, отрежьте его верхнюю часть. Для этого используйте лазерный нивелир. Он поможет вам сделать срез всех свай на одном уровне.

После этого в ствол элементов заливают бетонный раствор. Многие считают, что это нужно не только для усиления фундамента, но и для удаления воздуха из ствола, который может привести к образованию ржавчины внутри изделия. Однако есть и другая причина: бетонный раствор также заливают, чтобы в зимнее время свая не разорвалась из-за расширения воды, которая её заполняет.

Чтобы свайный фундамент был прочным, обратите внимание на следующие моменты:

Если вы заметили, что металлическая часть проушины ствола деформировалась, значит, свая закручена до упора.
Опытные строители советуют заливать бетонный раствор в ствол следующим образом: не доходя до верха изделия примерно 20 сантиметров, засыпаем сухую песчано-цементную смесь до максимального уровня. Это позволит смеси вытянуть излишки влаги из сваи.
После того как оголовки будут приварены, необходимо сделать горизонтальную обвязку элементов. Для этой работы можно использовать брус или металлопрофиль. Если изделия выступают над грунтом на 100 сантиметров и более, чтобы сделать фундамент более жёстким, к стволу приваривают под углом профили — укосины.

Чтобы правильно выполнить монтаж свайного фундамента, советуем обратить внимание на следующие рекомендации:

Если вы планируете использовать сваи в качестве основания, важно помнить, что нельзя выставлять все элементы на одном уровне, выкручивая их. Это приведёт к тому, что уплотнённая почва станет рыхлой. В результате при строительстве коттеджа сваи могут просесть на глубину, которая была разрыхлена из-за выкручивания.
Также не рекомендуется ввинчивать сваи в заранее подготовленные ямы. Глубина приямка должна быть не более 30 сантиметров, в зависимости от особенностей грунта. Например, если почва песчаная, то можно сделать приямок глубиной 40 сантиметров.

Возведение буронабивного свайного фундамента

Буронабивной свайно-ростверковый фундамент обустраивается на строительной площадке следующим образом: в грунте бурятся скважины, которые затем заполняются бетонной смесью после предварительного армирования. Буронабивным также является фундамент по технологии ТИСЭ, который пользуется большой популярностью среди строителей.

Этот фундамент обладает высокой устойчивостью к морозному пучению. Многие известные застройщики из Москвы предоставляют пожизненную гарантию на данный тип основания.

Железобетонное основание ТИСЭ представляет собой конструкцию из буронабивных свай, нижняя часть которых имеет форму полусферы. На эти сваи устанавливается ростверк из железобетона.

Такая конструкция позволяет увеличить несущую способность свай и сделать фундамент более устойчивым к пучению грунта. Обычно такие сваи устанавливают на глубине ниже уровня замерзания почвы.

Каковы же преимущества такого фундамента?

Бюджетность — это одно из главных преимуществ буронабивного фундамента, особенно если сравнивать его с ленточным.
Для его устройства требуется меньший объём земляных работ. Нужно лишь подготовить скважины, расширенные внизу, и удалить верхний слой грунта.
Буронабивной фундамент универсален и может быть использован практически на любом типе грунта. Однако он не подходит для заболоченных, обводнённых участков или для почв с высоким содержанием ила. Также его невозможно установить на скалистых грунтах из-за сложности бурения скважин.

Если вы планируете построить такой фундамент, будьте готовы, что вам потребуется широкая отмостка — не менее 100 см.

При использовании этой технологии для монтажа свайного фундамента потребуется специальный бур ТИСЭ-Ф. Этот бур представляет собой раздвижную штангу с двумя рукоятями и режущими кромками. Он устанавливается на уровне расширения нижней части сваи.

Как сделать основание по технологии ТИСЭ:

Размечаем, как будут расположены ЖБ-сваи.
Бурим скважины, а также подготавливаем расширения в их нижней части.
Изготавливаем и монтируем армирующий каркас из рифленой арматуры, диаметр которой 12–16 мм.
Гидроизолируем скважины, для этого подойдет рулонный материал.
Заливаем скважины бетонным раствором, уплотняем его, чтобы в бетоне не осталось воздушных пузырьков.
Монтируем опалубку для ЖБ-ростверка.
Сооружаем армирующий каркас, соединяем его с арматурой свай.
Заливаем бетоном монолитную ленту.

Сваи и ростверк нужно бетонировать одновременно, чтобы железобетонная конструкция была цельной. Однако при таком подходе может быть сложно уплотнить бетонный раствор в скважинах. Поэтому рекомендуется сначала залить свайные элементы, затем собрать опалубку для ростверка, провести армирование и только после этого приступать к бетонированию ленты.

Свайный фундамент можно сделать и другими способами, но они редко применяются в строительстве. Например, для небольших построек, таких как баня, гараж или хозяйственное помещение, можно использовать трубы из асбестоцемента в качестве оболочки. Трубы погружают в заранее подготовленные скважины, внутрь них помещают армирующий каркас и заливают бетон.

Технология монтажа свайно-забивного фундамента для дома

На заводе изготавливают железобетонные сваи, которые не требуют дополнительной обработки перед установкой. Их просто погружают в грунт — такие сваи называются забивными.

Основания, созданные из забивных свай, обладают высокой несущей способностью благодаря уплотнению грунта вокруг ствола.

Однако из-за того, что земля под давлением смещается, возникает динамическое напряжение в основании. В связи с этим использование таких изделий не всегда возможно.

В отличие от набивных, сваи, изготовленные на заводе, можно устанавливать в любую погоду. Благодаря этому фундамент будет готов в сжатые сроки. Готовые изделия сразу же привозят на строительную площадку. Такие сваи не боятся водонасыщенных грунтов и обладают повышенной несущей способностью, так как грунт уплотняется. При этом они требуют минимального количества материалов.

Свайные элементы забивают с помощью тяжёлых молотов, вес ударной части которых варьируется от полутора до девяти тонн. Для этого используется специальная самоходная техника.

Обычно для забивки свай используют гидравлические или тросовые экскаваторы, гусеничные краны с поворотной мачтой и дизельным, механическим или гидравлическим молотом, который передвигается по этой мачте.

Также для забивки свай применяют вибропогружатели или вибромолоты, а также вдавливающие установки.

Как происходит погружение таких свай? Для этого используется специальная техника. С помощью неё сваю захватывают и перемещают, затем поднимают и заводят в раму копра. Далее ударная часть молота забивает сваю в грунт. Воздействие молота на сваю может быть различным.

Дизельный молот работает циклично, подобно двигателю внутреннего сгорания. Ударник сбрасывается с большой высоты, топливо воспламеняется, и молот поднимается за счёт отдачи.

Как работает гидравлический молот? В его основе лежит использование гидравлики для подъёма. В отличие от других инструментов, здесь нет отдачи и сброса, поэтому можно точно регулировать частоту и силу ударов.

Если используется вибропогружатель, обладающий достаточно большой массой, его закрепляют на оголовке сваи. Вибропогружатель передаёт свае колебания, которые направлены вдоль оси ствола. Для работы вибропогружателя необходима гидростанция или электромотор с эксцентриковым механизмом.

Вдавливающие машины СВУ обладают следующими конструктивными элементами: гидроцилиндры рабочего хода, а также хода обратного движения, грузовая рама, на которую навешивают анкерный груз. Действуют такие машины за счет прикладывания непрерывного статического давления.

Наиболее быстрый и простой способ установки свай — использование ударной установки. Стоимость таких работ начинается от 300 рублей за метр. Однако стоит учитывать, что при этом методе будут возникать шум и вибрация почвы. Если фундамент планируется возводить в условиях плотной городской застройки или в районах, где возможны оползни, то этот способ не рекомендуется.

Обратите внимание! Для установки такого оборудования необходимо пространство не менее 15 на 35 метров.

Сваи можно заглубить путём вдавливания, если участок находится в исторической части населённого пункта, рядом с ветхими и аварийными зданиями или на подвижных почвах.

Ключевое преимущество этой технологии состоит в том, что свая погружается максимально точно, сохраняя целостность оголовка. Также можно измерить несущую способность каждого элемента фундамента.

Используемое оборудование компактно, что позволяет применять его на небольших участках размером 10 на 10 метров, особенно когда до соседнего здания всего один метр. Это особенно удобно при монтаже угловых и боковых свай.

Стоимость работ по этой технологии может быть выше и составлять в среднем 800 рублей за метр.

Теперь вы понимаете, как происходит погружение свай с использованием силы. Важно отметить, что перед установкой основных свай на строительной площадке необходимо установить пробные сваи. Они выдерживаются в течение определённого периода времени, например, от 1 до 10 дней, в зависимости от особенностей грунта. После этого проводятся испытания.

Для проверки используются два метода: динамический, при котором по свае ударяют молотом, и статический, когда на сваю постепенно увеличивается нагрузка. Затем измеряется величина осадки элементов.

Такое тестирование необходимо для того, чтобы определить реальную способность свай выдерживать нагрузку. Полученные результаты используются для подтверждения проектных расчётов. Если это необходимо, на их основе корректируются начальные параметры: изменяется длина, сечение, количество свай, а также их расположение.

Для облегчения процесса погружения свайных элементов используется метод лидерного бурения. Это позволяет снизить нагрузку на естественное основание, уменьшить уровень шума и вибрации. Благодаря лидерному бурению становится возможным использование более длинных скважин, которые позволяют пройти через песчаные слои толщиной более 200 сантиметров. При этом диаметр скважины меньше, чем у железобетонных свай, а по глубине они не доходят примерно на 50-100 сантиметров до расчётной отметки погружения свайного элемента.

Если свая застревает при погружении, её верхнюю часть отрезают. После этого проводят испытание забитого элемента, чтобы убедиться, что он соответствует проектной несущей способности. Если же свая не выдерживает нагрузку, рядом устанавливают вторую сваю, которая будет выполнять ту же функцию.

Как только будет выполнено свайное поле, необходимо срезать верхние части опор до одной высоты. Арматурный каркас можно оставить и отогнуть, чтобы соединить его с ростверком.

Прежде чем выбрать строительную компанию для обустройства свайного фундамента, важно изучить особенности используемой ими техники. Обратите внимание на характеристики молота и удельное давление ходовой части техники на грунт.

Читать дальше про то, какой глубины должен быть фундамент дома

Свайный фундамент: разновидности, технологии монтажа