Как рассчитать и изготовить надёжный свайно-ростверковый фундамент

Конструкция свайно-ростверковых фундаментов заметно дешевле популярных ленточных и даёт прекрасный результат по надёжности и долговечности. При этом технологический процесс настолько прост, что имеется возможность выполнить всю работу своими руками.

Содержание

Свайно-ростверковые фундаменты в строительстве

Что такое свайно-ростверковый фундамент

Плюсы и минусы ростверковых фундаментов

Устройство свайного фундамента с ростверком

Изготовление свайно-ростверкового фундамента

Технология заливки фундамента

1 Свайно-ростверковые фундаменты в строительстве

Свайно-ростверковые опорные конструкции для зданий и сооружений всё активнее приходят на смену популярным ленточным. Особенно это актуально для строительства в районах Крайнего Севера, где они являются единственной возможным вариантом устройства фундамента для любой постройки.

Изготовление фундамента — дело затратное. В смете расходов на строительство эта статья составляет до 45% общей стоимости при устройстве наиболее популярного опорного основания ленточной конструкции.

Свайно-ростверковый фундамент представляет собой монолитную конструкцию (ростверк), расположенную на свайных опорах

2 Что такое свайно-ростверковый фундамент

Основной особенностью свайно-ростверкового фундамента является применение свай в качестве основного несущего элемента. Их погружают в грунт различными способами до достижения надёжного грунтового слоя, но в любом случае ниже уровня его максимального промерзания.

Для связки системы свай в горизонтальном направлении поверх них устанавливаются горизонтальные балки из различных материалов:

• литые бетонные. Изготавливаются одновременно с заливкой свай или отдельно. Такие фундаменты можно применять при строительстве загородных домов до двух этажей высотой;
• деревянные. Ростверки из древесины применяются при возведении бревенчатых и брусовых зданий, бань или хозяйственных строений. Они используются также при строительстве каркасных зданий и установке парников в сочетании с винтовыми металлическими сваями;
• металлические из различных профилей — балки, швеллеры и уголки крупных размеров. Они популярны при монтаже нежилых строений, таких как мастерские или гаражи.

Основным назначением ростверков, кроме горизонтального укрепления опорного основания, является равномерное распределение нагрузки от расположенного на нём строения на сваи. Такая конструкция предотвращает перекосы здания в процессе эксплуатации.

Фотогалерея: разновидности свайных фундаментов

3 Плюсы и минусы ростверковых фундаментов

К положительным качествам ростверковых фундаментов относятся следующие их качества:

Отсутствие ограничений, связанных с особенностями рельефа местности.

Малая чувствительность к состоянию гидрогеологической обстановки.

Низкие затраты на строительство фундамента: минимальные при использовании винтовых свай и немного большие при устройстве буронабивных.

Сокращённые сроки строительства: за рабочую смену можно погрузить до 30 винтовых или 16–20 буронабивных свай. Эти показатели в несколько раз лучше, чем у других технологий.

Отсутствие необходимости в проведении гидрогеологических исследований. Вместо них обычно производят пробное вкручивание винтовой сваи на участке строительства. Экономия может составить до 30 тысяч рублей.

Полная ремонтопригодность.

Свайные фундаменты помогают преодолеть любые неровности ландшафта

Присущие конструкции минусы не перевешивают положительных качеств, перечисленных выше. Недостатком считают тот факт, что при таком фундаменте невозможно устроить цокольный этаж или подпол. Второй отрицательный момент — для закрытия проёма над сваями нужно устраивать забирку. Но это просто решается с использованием недорогого винилового сайдинга.

Видео: плюсы и минусы свайных фундаментов

Область применения свайно-ростверковых фундаментов

Свайные основания применяются при неблагоприятных ландшафтных или гидрогеологических условиях для постройки любых объектов от забора и надворных построек до жилых зданий небольшой этажности. Выбирать ленточный фундамент с использованием буронабивных свай в таких случаях экономически выгодно:

Высокий ростверк приподнимается над грунтом, пучинистая сила практически не воздействует на фундамент. Опора через сваи передаётся на грунт с высокой несущей способностью.

Свайное основание с металлическим ростверком из швеллера является отличным решением для возведения деревянных зданий.

Буронабивные сваи с монолитным бетонным ростверком хорошо справляются с нагрузкой от двухэтажных кирпичных и газобетонных строений.

4 Устройство свайного фундамента с ростверком

При проектировании фундаментов двумя основными задачами является обеспечение несущей способности и противодействие силам вспучивания грунта при его промерзании. Иными словами — нельзя допустить просадки строения под собственным весом и его перекоса при неравномерном пучении. Основными мерами по обеспечению устойчивости являются:

Сквозное пробуривание слабых или насыпных грунтов до достижения пласта с хорошими несущими характеристиками.

Засыпание пазух скважины материалами нерудного происхождения. При этом производится послойная трамбовка засыпки.

Сохранение геотермального тепла под зданием путём теплоизоляции фундамента и создания качественной отмостки.

Защита сооружения от влияния подпочвенных вод устройством кольцевого или пристенного дренажа, а при необходимости — и межпластового.

Для компенсирования действия сил морозного пучения лицевую поверхность фундамента и основание отмостки утепляют современными полимерными материалами

Оговоримся, что свайно-ростверковый фундамент не следует путать с ленточным, опирающимся на сваи. Разница состоит в том, что ростверк опирается только на сваи в узловых точках, а лента в полной мере опирается как на свайные устройства, так и на грунт.

Различают три вида ростверков по месту расположения:

Высокий. Независимо от способа изготовления и материала ростверк располагается на расстоянии от грунта. Такие конструкции применяются при строительстве эстакад, мостов, жилых домов и хозяйственных построек на склонах. Отдельной областью применения является возведение причалов или пирсов.

Повышенный. Подошва такого ростверка находится на уровне поверхности земли, не опираясь на грунт. Устройство опоры такой конструкции позволяет сохранить воздушную подушку под зданием, защищая её от ветра. Недостатком является отсутствие доступа к пространству под домом.

Заглублённый ростверк. Весьма распространённая и популярная конструкция ввиду низкой стоимости и функциональности. Отличие от других состоит в том, что лента располагается ниже уровня грунта. Заливка ленты производится в желобчатую опалубку.

В отличие от ленточного свайно-ростверковый фундамент имеет опоры только в узловых точках

5 Изготовление свайно-ростверкового фундамента

Свайно-ростверковый фундамент вполне по силам сделать своими руками при наличии минимального опыта выполнения строительных работ.

Изготовление свай

Вид свай выбирается исходя из конкретных гидрогеологических условий на участке. Перед началом строительства обычно производится предварительное разведочное бурение на месте возведения здания. В случае с объектами частного загородного жилья это можно сделать самостоятельно при помощи шнекового бура небольшого диаметра. Целью исследования является определение характера грунтов и глубины расположения опорного несущего слоя.

Изготовление сваи рассмотрим на примере устройства буронабивной опоры. Работы производятся в следующем порядке:

Бурение шурфа. Операция может быть выполнена с использование специальной техники, а на глубину не более 5 метров и диаметром до 30 сантиметров — вручную, буром с удлиняющейся рукоятью. Глубина бурения — на полметра больше расстояния до опорного слоя.

При необходимости бурения большого количества шурфов проще арендовать специальную технику

Устройство песчано-гравийной подушки. В шурфы засыпается песок слоем 12–15 сантиметром, затем гравий средней фракции. Производится трамбовка и заливка водой для уплотнения.

Обсадка стенок скважины. Её можно произвести несколькими способами — покрыть стенки полиэтиленовой плёнкой или рубероидом. Часто для обсадки применяются металлические, асбестовые или пластиковые трубы.

Армирование. Производится стальными прутками диаметром 10–12 миллиметров в 4 или 6 прутков. Связка нужного размера формируется наверху, детали сетки крепятся вязальной проволокой. По готовности пучок погружается в скважину. Концы прутков должны выступать над краем обсадки на высоту установки ростверка, который будет отливаться позднее.

Арматурный каркас создаётся для придания буронабиной свае необходимой прочности

Устройство опалубки. Если обсадка выполнена из мягких материалов, поверх скважины нужно соорудить опалубку для отливки бетоном верхней части сваи.

Заливка. Для устройства буронабивных свай используется бетон марки 300. Одно из технологических преимуществ свайных фундаментов состоит в том, что работу можно прерывать по готовности очередной сваи и продолжать на следующий день.

Виды стандартных свай

В строительстве применяются несколько видов свай. Если классифицировать их по материалу изготовления, основными являются:

Бетонные или железобетонные.

Металлические из различных профилей: балок, швеллеров, труб.

Деревянные из бруса или кругляка.

Пластиковые из соответствующих труб.

Асбоцементные.

Кроме того, сваи различают по способу их погружения в грунт:

Забивные — их погружение производится ударом специальных молотов, вибраторами или путём вдавливания в грунт. Молоты и вибраторы применяются только на удалении от действующих объектов или жилых домов, поскольку сотрясения грунта могут вызвать его подвижки под этими строениями.

Полые оболочечные сваи — погружение производится вибрационным способом с одновременным удалением грунта из внутренней полости и заменой его бетоном.

Буровые — устраиваются путём бурения скважины с последующим армированием и заливкой бетоном непосредственно в грунт.

Набивные — изготавливаются образованием полости обжатием грунта и заливкой её бетоном.

Винтовые — погружаются путём завинчивания в грунт с использованием специальных механизмов или вручную, если речь идёт об индивидуальном жилищном строительстве.

Говорить о недостатках или преимуществах тех или иных свай не представляется возможным. Эти опорные элементы всегда выбираются исходя из конкретных условий. Например, нельзя использовать дешёвые деревянные сваи в условиях повышенной влажности грунтов на участке, они быстро выйдут из строя. В местах с закисленными грунтами нельзя использовать сваи металлические, предпочтительны пластиковые или асбоцементные.

Фотогалерея: виды свай

Расположение свай в фундаменте

Количество свай для конкретного здания определяется весом здания и суммарной площадью опорных поверхностей. Данные о допустимой удельной нагрузке в месте строительства можно найти в интернете или получить в местных строительных организациях.

При планировании фундамента следует учитывать, что:

Сечение фундамента по внешнему периметру и для внутренних перегородок должно быть одинаковым.

Сваи устанавливаются на всех пересечениях стен.

Расстояние между осями соседних опор не должно быть более трёх метров для индивидуального жилищного строительства.

Расстояние между сваями может быть неодинаковым.

Расстановка свай на плане фундамента

Эту операцию нужно выполнять по методике, описанной в предыдущем пункте.

Чертёж свайного фундамента представляет собой расположение опорных точек с их привязкой к осям опорного основания. На внутренних стенах и перегородках также необходимо устанавливать опоры, соблюдая расстояние между ними.

Ростверковые фундаменты на сваях сложнее в исполнении, чем другие виды опор. Но они менее трудоёмки и экономически оправданы. При выборе такого исполнения чертёж должен содержать не только схему расположения свай, но и указание на последовательность сборки и сведения о необходимых материалах для изготовления фундамента.

Плана свайного поля должен содержать схему расположения свай, размеры и материал ростверка, а также необходимые данные о последовательности сборки элементов фундамента

Решение о характере расстановки свай принимается на основании анализа характера грунтов и их несущей способности.

Таблица: средние расчётные сопротивления грунтов

Грунт
Расчётное сопротивление, кгс/см2

Щебень, гравий
5

Пески крупные, гравелистые
4

Пески средней крупности
3

Пески мелкие и пылеватые плотные
2

Пески мелкие средней плотности
1,5

Супеси твёрдые и пластичные
2,5

Суглинки твёрдые и пластичные
1,5

Глины твёрдые
4

Глины пластичные
1,5

Имея такие данные, можно рассчитать нагрузки на фундамент и отдельные его части и спроектировать его таким образом, чтобы все его части были нагружены одинаково. В противном случае возникнут местные напряжения в опорном основании, не способствующие длительной эксплуатации.

Способы расстановки свай

Способы расстановки свай бывают следующие:

Ленточный способ — все сваи выстраиваются по одной оси. Применяется для равномерного распределения нагрузки на сваи при равновесной конструкции строения.

Кустовой способ — сваи концентрируются на определённом участке, подвергающемся увеличенным нагрузкам в связи с особенностью исполнения верхнего строения. Для уравнивания нагрузок в этом месте делают несколько свай, объединяющихся монолитным ростверком.

Свайное поле — устраивается, когда невозможно применить простой ленточный фундамент, так как расчёты показывают чрезмерные нагрузки на сваи. Создаётся ряд дополнительных лент, оси которых пересекаются. Объединённые ростверком, они принимают часть нагрузок на дополнительные сваи.

В зависимости от особенностей конструкции здания для устройства фундамента под ним выбирают один из трёх способов расположения свай

Порядок расчёта свайно-ростверкового фундамента

При выполнении расчётов фундамента нужно вычислить массу всех частей здания:

Собственный вес свай и ростверка, включая массу бетона. Для этого нужно приблизительно выбрать диаметр свай и сечение ростверка. Затем рассчитывается объём одиночной сваи. Для вычислений используется формула: масса равна плотности, умноженной на объём.

Собственную массу фундамента. Для этого площадь сечения ростверка умножаем на его общую длину и на плотность бетона и складываем с массой всех свай.

Вес каркаса дома. Принцип тот же — определение общей площади стен и простенков, исключая проёмы дверей и окон, с последующим умножением на толщину. Удельные веса различных материалов легко найти в интернете.

Полную массу дома, включая перекрытия и кровлю. Производится по количеству используемых материалов на основании эскизного проекта.

Полную нагрузку на грунт, как сумму всех результатов, полученных на предыдущих этапах.

Дополнительную нагрузку от мебели и оборудования. Её можно принять равной 150 кг на каждый квадратный метр. Полученное значение прибавляем к полной массе дома.

Далее нужно определить площадь опорной поверхности. Для этого площадь поперечного сечения одной сваи умножаем на общее количество опор. Разделив суммарную массу дома на площадь опорной поверхности, получаем удельную нагрузку в тоннах на метр квадратный.

Теперь нужно сравнить этот показатель с нормативными данными для почвы в месте строительства. Если он значительно превышает рекомендуемые нагрузки, нужно поступить следующим образом:

• увеличить площадь опоры за счёт изменения опорного размера свай;
• увеличить количество опор, уменьшив расстояние между ними;
• пересмотреть размеры сечения ростверка в сторону уменьшения;
• ещё раз проанализировать конструкцию дома, изыскивая возможность снижения его веса за счёт использования других, более лёгких материалов.

Например, суммарный вес фундамента и верхнего строения дома составляет 120 тонн, площадь опорной поверхности свай равна 20 000 квадратных сантиметров. Проверочный расчёт показывает, что удельная нагрузка составляет 120 000 кг : 20 000 см2 = 6 кг/см 2. Опорными грунтами для свай в месте строительства являются гравелистые пески, несущая способность которых составляет 4 кг/см 2.

Вывод: количество свай нужно увеличить в полтора раза (6 : 4 = 1,5). Как рекомендовано выше, можно пересмотреть не количество, а размер свай.

6 Технология заливки фундамента

Порядок действий при строительстве свайно-ростверкового фундамента может выглядеть следующим образом.

Разметка участка

В отличие от разметки ленточного фундамента нанесение контура опорного основания на поверхность земли не производится. Основная операция — установка колышков на месте нахождения каждой сваи. Контрольная операция — проверка равенства длины диагоналей по угловым кольям наружного периметра и внутри каждого прямоугольника внутренних перегородок. Замеры нужно производить рулеткой соответствующей длины.

Необходимо вбить колышки в места установки свай, а затем проверить равенство диагоналей по крайним точкам фундамента

Земляные работы и заливка свай

Выемка грунта по контуру при высоком ростверке не производится. Нужно только пробурить шурфы на местах, где ранее были установлены колья. Для этого можно привлечь подрядчика с ямобуром, тогда все работы будут выполнены в течение нескольких часов. При использовании бура диаметром до 30 сантиметров шурфы можно сделать своими руками, если глубина погружения не превышает пяти метров.

Заливка каждой сваи должна производиться без перерывов. Для этого используется бетон марки 300, постоянно приготовляемый на месте выполнения работ. Подачу раствора внутрь скважины лучше производить по деревянному или металлическому лотку.

Работы выполняются в таком порядке:

Удаляется растительность на площадке строительства, включая траву, кусты и деревья.

Производится бурение скважины.

Если глубина скважины не превышает пяти метров, её можно проделать обычным садовым буром

На дне скважины устраивается дренажный слой из песка (до 15 сантиметров) и гравия средней фракции (до 20 сантиметров). Слой уплотняется трамбовкой и проливается водой.

В скважины устанавливаются трубы из выбранного материала. Все верхние концы обсадок должны находиться на одном уровне по горизонту.

Перед заливкой бетона необходимо выставить оголовки обсадных труб на один уровень по вертикали

Изготавливаются армирующие решётки и погружаются в шурфы, обеспечивая выпуск концов арматуры над срезом трубы для связи сваи с ростверком при его заливке.

Приготавливается бетонный раствор и заливается в трубы. Допускается перерыв в заливке свай, но нельзя прерывать формирование сваи до заполнения трубы.

Заливку одной сваи нужно обязательно выполнить до того, как бетон внутри трубы застынет

Обязательно в процессе заливки производить его уплотнение. В противном случае в теле сваи могут образоваться пустоты.

Можно воспользоваться услугами бетононасоса, тогда к заливке нужно приготовить все скважины одновременно.

Устройство ростверка, заливка бетоном

Приступать к заливке ростверка можно спустя не менее 7 дней после окончания бетонирования свай. Поэтому времени на подготовительные работы по ростверку вполне достаточно.

По окончании заливки свай нужно приступить к установке опалубки для ростверка. Она выполняется из любого доступного материала, но чаще всего из досок. По форме опалубка представляет собой лоток, закрепляемый на весу подпорками. При её установке нужно контролировать горизонтальность верхнего края, в противном случае может получиться неровная опорная поверхность, что неминуемо скажется на эксплуатационных характеристиках здания.

Опалубка выполняется в виде лотка на проектной высоте

Далее работы выполняются в следующей последовательности:

Производится установка арматуры, которую предварительно можно смонтировать на земле в виде параллелепипеда. В зависимости от величины ростверка применяется четырёх- или шестипрутковая конструкция.

Арматурный каркас выполняется в виде параллелепипеда из четырёх или шести прутков, который связывается с арматурой из свай

Заливка ростверка бетоном. Заливка обязательно должна быть выполнена в один день. Обработка погружным вибратором в процессе заливки обязательна.

Время полной готовности фундамента к дальнейшим работам наступает спустя 28 дней после окончания бетонирования. До этого момента нужно укрыть его плёнкой и ежедневно смачивать водой.

Видео: изготовление свайно-ростверкового фундамента

Свайно-ростверковые фундаменты в своё время стали революционным решением для строительства самых различных зданий. Применение винтовых металлических свай вообще исключает необходимость земляных работ, что значительно сокращает трудоёмкость и сроки сооружения фундамента. Успехов вам!

Источник