Свайные фундаменты

Слабые грунты и высокий уровень подземных вод – это не приговор для строительства. И если традиционные виды фундаментов невозможны, то на выручку приходит такое решение, как свайный фундамент.

Когда выбирают сваи? Целесообразность свайного фундамента может возникнуть по нескольким причинам. Во-первых, это слабые грунты, такие как текучепластичные глины и суглинки, плывуны, лёссовидные (содержат более 50% пылевидных частиц) и растительные грунты. Подобные основания не в состоянии воспринимать нагрузку от здания, поэтому ее нужно передать на плотный грунт, расположенный глубже. А это можно сделать только при помощи свай.

Во-вторых, свайные фундаменты выбирают при наличии сильнопучинистых грунтов с низкой несущей способностью. В таких случаях рассматривают и малозаглубленные ленточные фундаменты, но свайные все же способны выдержать в несколько раз большие нагрузки.

Среди других причин – желание сохранить ландшафт, избежать масштабных земляных работ, а также необходимость сооружения фундамента в кратчайшие сроки.

Разновидности свай

Различают три типа фундаментных свай: забивные, набивные (буронабивные) и винтовые. Первый вид вводится в грунт без его выемки путем вбивания, вдавливания или вибропогружения при помощи спецтехники. Способ установки забивных свай зависит от свойств грунта на участке. Ударный способ погружения свай подходит для большинства видов грунтов, кроме скальных. Вдавливание применяют на мягких, а вибрацию на сыпучих и водонасыщеных грунтах.

Буронабивные сваи заливают бетоном прямо на месте установки, предварительно пробурив скважину и опустив в нее арматурный каркас (тригон). Если заливка свай производится в сыпучих грунтах, то скважину обсаживают трубой или обкладывают рубероидом. Обсадная труба может быть вынута после заливки, либо оставлена для укрепления сваи. В качестве несъемной опалубки для свай часто используются асбестоцементные трубы подходящего диаметра. Они же выполняют в процессе эксплуатации функцию гидроизоляции.

Винтовые сваи по конструкции напоминают шуруп в увеличенном виде. Их изготавливают в заводских условиях из металла. Винтовые сваи различаются по типу опоры на сваи-стойки и висячие сваи. Первый тип свай, опирается торцом на прочные грунты, проходя насквозь подвижные слои. Такие сваи используют в тех случаях, когда глубина залегания прочного слоя меньше длины сваи. Фундаменты на сваях-стойках практически не осаживаются и являются высоконадежными.

Висячие винтовые сваи применяют, когда прочные слои находятся на значительной глубине. Несущая способность таких свай определяется совокупным сопротивлением сил трения их боковой поверхности и грунта, расположенного непосредственно под сваей.

Буронабивные сваи

Наиболее востребованы в частном домостроении буронабивные и винтовые сваи, поэтому мы подробно остановимся только на них, начиная с первых. Скважины под буронабивные сваи можно бурить как специальной техникой, так и вручную. В последнем случае часто применяют технологию ТИСЭ, авторам которой является конструкторский коллектив под руководством Р.Яковлева. Был разработан специальный ручной бур ТИСЭ-Ф весом всего 7 кг, оснащенный накопителем грунта и откидным плугом с тросовым управлением. Особенность такого бура в том, что он позволяет получить скважину с расширенным диаметром сечения на ее дне. Расширение скважины необходимо для сооружения опорной пяты, увеличивающей несущую способность сваи.

В скважину, пробуренную при помощи бура ТИСЭ-Ф, вводят арматуру (как правило, три стержня), после чего заливают бетоном сначала нижний расширенный объем. Затем цилиндрическую часть скважины обсаживают толевой рубашкой, которая будет предохранять ствол сваи от воздействия осевых сил пучинистых грунтов, и заливают ее бетоном. Торец бетонного столба должен выступать над уровнем земли на 15-20 см.

На заключительной стадии закладки свай создается ростверк, роль которого заключается в связи подземной и надземной части фундамента.

Профессиональные строительные бригады вручную скважины под сваи не бурят, а используют для этого спецтехнику.

Винтовые сваи

Фундаменты на винтовых сваях являются идеальным решением для малоэтажного строительства. Классическая винтовая свая представляет собой стальную трубу с режущей лопастью, оборачивающей ее нижнюю часть. Эта лопасть позволяет ввинтить сваю в грунт на всю глубину без надавливания сверху. К верхнему торцу сваи приваривается оголовок для фиксации ростверка. Конструкция винтовой сваи гарантирует неподвижность фундамента даже при глубоком промерзании грунта. Способствует этому и то, что почва между витков не рыхлится, а даже уплотняется в процессе ввинчивания сваи. Рабочая нагрузка на сваю со следующими параметрами: дина – 2,5 м, диаметр ствола – 108 мм, толщина стенки 4 мм, диаметр лопасти – 300 мм, – составляет не менее 5 тонн. Для деревянных построек этого более чем достаточно.

Сваи, изготовленные из стальных труб диаметром 60-140 мм, входят в грунт, как саморез. Их завинчивают на глубину 1,5-4 метра.

Длина винтовых свай и их количество определяется в соответствии с проектными расчетами, которые в свою очередь производятся на основании исследований грунта на участке застройки. При этом независимо от своей длины, свая должна входить в прочные слои не меньше, чем на метровую глубину.

Для вычисления количества свай нагрузку на свайный куст (группа свай, связанная между собой и установленная на небольшом участке) делят на несущую способность одиночной сваи. Нагрузка на свайный куст – это несущая способность сваи, деленная на коэффициент надежности по нагрузке gk = 1,4.

Сваи устанавливаются в шахматном порядке или строгими рядами. Это помогает равномерно распределить нагрузку, благодаря чему исключается крен ростверка.

После установки винтовой сваи в ее полость заливается бетон М300. В зависимости от вида постройки, сваи соединяют в единую конструкцию при помощи швеллера, бруса, ж/б ростверком либо монолитной ж/б плитой. При неоднородной структуре грунта сваи ввинчивают на разную глубину, а затем сооружают ростверк по уровню.

Внешне дома, возведенные на винтовых сваях, могут иметь вполне традиционный вид, – достаточно вывести цоколь, например, с помощью фасадных панелей, которые крепятся к легкому металлическому каркасу, связанному с надземной частью свай. Для того чтобы сделать теплый цоколь, плиты можно утеплить изнутри минеральной ватой или другим материалом.

Винтовые сваи используются при строительстве деревянных, каркасных и каркасно-щитовых домов, а также построек из ячеистых бетонов, поризованной керамики и кирпича. Кроме того, они находят широкое применение при сооружении причалов и пирсов. Винтовые сваи являются оптимальным решением фундамента на обводненных, вечномерзлых, пучинистых грунтах (исключение - текучие глинистые и заторфованные грунты, илы) ; при плотной городской застройке и на участках с уровневыми перепадами. Фундамент на винтовых сваях является одним из самых практичных и в то же время экономичных видов фундаментов.

Преимущества свайно-винтовых фундаментов. Одно из главных достоинств фундамента на винтовых сваях – его относительно невысокая стоимость. По сравнению с традиционными видами фундаментов (ленточным и плитным) он обходится на 30-40% дешевле. Экономия достигается не только за счет меньшей материалоемкости, но и благодаря отсутствию масштабных земляных работ. Винтовые сваи также позволяют сохранить ландшафт практически нетронутым. Такой фундамент не боится подтопления и не размывается талыми или дождевыми водами.

Винтовая свая сразу после установки готова воспринимать нагрузку. В отличие от ленточного и плитного, свайно-винтовой фундамент не нужно выстаивать, ожидая набора прочности бетона. Это существенно сокращает сроки строительства.

Наконец, свайно-винтовые фундаменты можно выполнять круглогодично. В зимнем строительстве альтернативы им нет.

Фундамент на винтовых сваях подразумевает точечный принцип установки, аналогично столбчатому фундаменту. Однако он превышает последний по несущей способности в несколько раз. Ему не страшны выдергивающие нагрузки, характерные для пучинстых грунтов.

В частном домостроении (каркасном, панельном, бревенчатом) в основном применяются винтовые сваи диаметром 108 мм. При заглублении таких свай можно обойтись без специальной техники, силами 2-4 рабочих. Еще один плюс – перед устройством свайно-винтового фундамента на участке можно не проводить инженерно-геологические изыскания. Несущие свойства грунта при наличии опыта можно определить в процессе установки свай. Винтовые сваи можно рекомендовать для быстровозводимых зданий, т.к. с их помощью можно существенно сократить время строительства.