Конструкция и технические характеристики
имеют стержневую конструкцию квадратного или круглого сечения
Материал для их создания должен быть ударопрочным, крепким, устойчивым к воздействию агрессивных сред. Под эти характеристики сталь подходит идеально.
Металл более долговечен, чем древесина, и технологичнее, чем бетон.
Опора из металла может быть короткой, длинной или составной. Среди популярных конструкций различают колонны и конические, анкерные, корневидные сваи. Наиболее часто используемые опоры для строительства фундамента — конические.
Забивная свая состоит из стальных и чугунных труб, профиля или швеллера, с наваренным на окончание оголовком — специальным конусом, облегчающим процесс погружения в почву. Благодаря острому наконечнику, металлическая труба легко преодолевает различные типы грунта, включая болотистые участки и вечную мерзлоту.
Если грунт непрочный, в опорах вырезают отверстия либо приваривают специальные анкера для более прочной сцепки с почвой, а после установки внутренность сваи заполняют бетоном.
Производители дополнительно обрабатывают изделия, нанося антикоррозийное покрытие. Этот шаг позволяет продлить срок службы фундамента на пару десятилетий.
Несущая способность свай
Планируя строительство свайного фундамента, в первую очередь следует позаботиться об обеспечении должного уровня несущей способности. При этом устанавливать избыточное количество свай экономически нецелесообразно. Поэтому проектирование свайного фундамента обычно поручают специализированной компании. Однако общие знания все же необходимы. В частности:
оценка геологических особенностей местности. Результат определит тип сваи, ее длину, диаметр, толщину и тип арматуры, число продольных стержней, толщину поперечной проволоки, расстояние между забивными сваями;
расчет на трещиностойкость (коэффициент динамичности равен 1,25);
способ установки. Сваи могут быть установлены тремя способами: одиночными опорами, рядным порядком, свайным полем;
расчет на прочность сваи (коэффициент динамичности равен 1,5);
обоснование о необходимости заполнения полых свай;
место расположения близлежащего строения (минимальное расстояние – 15 м.п.)
Как рассчитать количество свай на фундамент
Чтобы примерно определить, сколько свай необходимо для фундамента дома нужно:
рассчитать статическую нагрузку, т.е. определить вес будущего строения. Для этого нужно сложить вес: – материалов, из которого будет построен дом (несущие стены и перегородки);– перекрытий;
– стропильной системы и кровельного материала;
– остекления и дверей;
– отделочных материалов (наружная и внутренняя отделка);
– ориентировочный вес мебели, бытовых, отопительных и сантехнических приборов.
оценить несущую способность одной сваи (узнать можно у производителя, у которого предполагается купить сваи);
рассчитать динамическую нагрузку. Учитывает количество проживающих в доме;
добавить 10-15% на компенсацию погрешности расчета и возможное увеличение массы строения;
разделить вес строения на несущую способность сваи. Таким образом, будет рассчитано число свай. Зная их число, можно определить общую стоимость реализации проекта.
Шага установки забивных железобетонных свай
Что касается расстояния между сваями (шаг установки), то расчет ведётся исходя из их числа и периметра строения. При этом сваи обязательно устанавливаются по углам, в месте пересечения стен, под колоннами, под тяжелыми объектами.
Примечание. Ориентировочные данные для устройства фундамента двухэтажного каркасного дома на суглинистой почве, которая преобладает в РФ: диаметр свай 150 мм, длина 3 м.
Достоинства и недостатки забивного свайного фундамента
Эксплуатационные особенности, а также достоинства и недостатки зависят в первую очередь от материала и технологии изготовления свай. Но существуют и общие характеристики.
Достоинства забивного фундамента
- Обладают высокой прочностью и способны выдерживать большие нагрузки, особенно фундаменты на железобетонных сваях.
- Монтаж фундамента не требует серьезной подготовки участка и объемных земляных работ.
- Идеально подходит для затопляемых территорий, так как есть возможность поднять дом над уровнем затопления.
- Монтажные работы, не смотря на трудоемкость, проводятся в короткие сроки.
- При возведении забивного основания, почва не разрыхляется, а наоборот, утрамбовывается, за счет чего повышается надежность и устойчивость конструкцию.
- Нагрузки на фундамент передаются на глубинные плотные грунты. Это увеличивает несущую способность основания.
Забивной фундамент на практике: возведение при помощи специального оборудования.
Недостатки
- Необходимость привлечения спецтехники.
- Могут возникнуть сложности с оборудованием цокольного помещения.
- Фундамент недостаточно надежен на набухающих и просадочных грунтах.
- Возможна неравномерная усадка фундамента. Причиной может послужить различие в плотности грунта и разная нагрузка на сваи.
Классификация свай забивного типа
По типу сечения столбы бывают:
- цельными;
- трубчатыми (диаметр которых не превышает 80 см и которые имеют грунтовое ядро);
- Н-образными;
- с закрытым концом.
По материалу изготовления могут быть:
- из древесины;
- из стали;
- железобетонными.
Работы по монтажу свайного фундамента своими руками
Для монтажа ж/б свай понадобятся определенные материалы, инструменты, выполненные заранее расчеты и проект. Если самостоятельно просчитать параметры трудно, можно воспользоваться онлайн-калькуляторами либо услугами профессионалов.
Выбор типа свай
В соответствии со способом погружения свай в грунт различают несколько видов опор. Выбирать конкретный тип нужно с учетом особенностей грунта, глубины залегания опор, наличия нужной техники и инструмента. Так, к примеру, если создается основание для тяжелого дома, опоры будут одни. Когда же проектируется бетонная лестница на сваях, выбирают совершенно иные варианты.
Типы свайных фундаментов:
- Забивные – погружение обычно сплошных квадратных опор в грунт разными вдавливателями, погружателями, молотами
- Оболочечные – полые сваи, которые заглубляются вибропогружателем и потом заливаются бетоном
- Винтовые – стальные опоры ввинчиваются в почву благодаря имеющимся на поверхности специальным лопастям
- Набивные – самый простой вариант, когда в выбуренное предварительно отверстие в грунте с установленной в него арматурой (либо без нее) заливают бетонный раствор
Сваи могут располагаться в грунте по-разному: по отдельности в важных узлах основания, лентами по периметру стен, кустами в точках для массивных конструкций, полем с целью поддержки ростверка.
Сами сваи могут быть сделанными из металла, дерева, бетона, железобетона. По наличию внутри пустоты опоры бывают сплошными и полыми, по диаметру – квадратными, круглыми, сложной формы, по наличию опоры – висячими и опорными.
В частном строительстве обычно используют железобетонные набивные, винтовые стальные сваи. Наиболее распространены такие типы фундамента, как свайно-винтовой и буронабивной.
Разметка участка
После того, как геологические изыскания завершены и проект готов, необходимо подготовить объект. Площадку для строительства тщательно очищают от мусора, выравнивают, размечают. Проектное положение свай выносится на объект с использованием геодезических инструментов (нивелир, теодолит), отмечается деревянными кольями и веревкой (внешний периметр, габариты ростверка).
Бурение ям
Траншеи роют как угодно – можно использовать небольшой бур (особенно если опоры устанавливаются на значительную глубину). Высота траншеи должна составлять минимум 1.5 метра, диаметр – от 15 до 40 сантиметров. С целью увеличения уровня устойчивости здания к пучению диаметр скважины в процессе расширяют (подошва 40-60 сантиметров, на поверхности – 20).
Если фундамент бурится своими руками, к буру привязывают уровень – вертикаль нужно контролировать после каждого оборота.
Между опорами дома минимальное расстояние составляет сумму трех сечений опор: так, если диаметр свай 40 сантиметров, минимальный шаг составляет 120 сантиметров. Но эти все расчеты выполняют до того, как производят бурение, как забивают сваи и т.д.
Установка опалубки
Опалубку делают из цементных труб или деревянных досок. Конструкция выполняется на сыпучих и слабых грунтах для препятствования разрушению стенок. Если грунты плотные, достаточно выполнения опалубки лишь над поверхностью земли, чтобы сделать оголовок. Каркасом может выступить гидроизолированная асбестоцементная труба или рулон рубероида.
Изготовление арматурного каркаса
Прежде, чем залить сваи бетоном, их нужно армировать. Для этого используют стальные пруты сечением 12 миллиметров. Прутья соединяют через каждый метр поперечными стержнями или вязальной проволокой сечением 8 миллиметров. Чтобы обеспечить связь с ростверком, каркас делают минимум на 10 сантиметров длиннее, чем свая (потом края связывают с арматурным каркасом ростверка).
Заливка бетона
Сваи из бетона для фундамента своими руками сделать несложно. Материал также можно приготовить самостоятельно либо заказать готовым с завода. Сваи заполняют бетоном слоями, обязательно вибрируют или уплотняют куском арматуры. После того, как бетон застыл, монтируют опалубку для монолитного ростверка.
Бетонные сваи и созданный на их основе фундамент – прекрасная возможность построить прочное, надежное, долговечное здание. При условии правильно выполненного проекта, соблюдения технологии и определенных знаний все работы можно выполнить самостоятельно.
Характеристики изделия
Размеры:
Конструкции из железобетона отличаются по площади сечения.
Основные размеры (в см):
30 х 30;
35 х 35;
40 х 40.
Сваи первого типа (30 х 30) не могут быть более 12 м, для двух других длина не должна превышать 16 метров. Минимальная длина – 3 м и 4 м соответственно. Если на стройплощадке требуется использование свай больших размеров, их делают составными. Это обеспечивает, с одной стороны, менее проблематичное погружение по сравнению с цельными сваями, с другой – возможность отклонения от вертикали.
Также есть разновидности свай с сечением 20 х 20 и 25 х 25, от 3 до 6 м. Такие конструкции из железобетона применяются при строительстве сельскохозяйственных комплексов, ангаров и других некрупных сооружений.
Общие технические характеристики:
Характеристики свай, как и других конструкций из железобетона, состоят из марки бетона, необходимого для приготовления опоры. Чем выше марка, тем выше степени прочности изделия. Маркировка на железобетоне обозначает сорт раствора, который и определяет предел прочности при сжатии и класс бетона.
ГОСТом определяются основные требования к качеству изделия: устойчивость к морозу и влаге (показатели, которые зависят от марки бетона). При маркировке морозостойкость обозначают латинской буквой «F», а влагостойкость – буквой «W». Вес опоры определяют с помощью размеров основания. Масса железобетонного изделия тем больше, чем больше размеры основы. Также вес железобетонной конструкции зависит от типа используемого бетона. Преимущество отдают забивной свае, с поперечным сечением 80 см. Они, в свою очередь, подразделяются на несколько видов:
арматура, которая в процессе изготовления подвергается напряжению;
железобетон ненапрягаемый. Используют стержневую арматуру и арматурную проволоку.
Главные требования к любому типу жб опор:
несущая способность – менее 60 тонн;
морозостойкость – 150F и более;
водонепроницаемость – W2 и более.
Разновидности железобетонных свай
Универсальными считаются изделия, имеющие сплошное цельное сечение (квадрат) и ненапрягаемую арматуру. Существуют такие типы (с маркировкой по государственному стандарту):
цельные и составные сплошного квадратного сечения (С, СЦ);
полые круглого сечения (трубчатые) (СК);
прямоугольного (СГ);
сваи-колонны (ІСД);
цельные с круглой полостью квадратного сечения (СП);
сваи-оболочки (СО).
По другой классификации изделия делятся на:
Монолитные, которые не имеет пустоты внутри. Чтобы погрузить ее, выемка в грунте необязательна. Монтируются с помощью молота или пресса, который вбивает (или вдавливает) основу конструкции в почву.
Пустотелые, представляющие собой оболочку, для погружения которой необходима скважина в грунте.
Набивные, технология которой подразумевает, что основу на такихопорах погружают в приготовленную заранее выемку.
Особенности применения составных железобетонных свай
Составные сваи, изготавливаемые в соответствии с требованиями ГОСТа 19804-2012, позволяют углубиться до уровня грунтов достаточной плотности и расположить подошву фундамента на поверхности с высокой несущей способностью.
Работы могут проводиться на почвах любой структуры, но подошва нижней секции не должна опираться на грунт:
- торфянистый;
- илистый;
- глинистый.
Применение этих ЖБИ эффективно при:
- большой толщине слабого грунтового слоя;
- необходимости усиления фундамента под эксплуатируемым зданием, работы могут проводиться в стесненных условиях;
- невозможности изготовления сваи необходимой длины;
- отсутствии забивного оборудования с мощностью, достаточной для установки цельной свайной конструкции необходимой длины.
Составные железобетонные сваи применяются при строительстве зданий жилого и производственного назначения, монтаже опор ЛЭП, мачт мобильной связи.
Важные моменты закладки бетонных свай
Промежуточный этап закладки фундамента На бетон разрушительно действуют кислоты, потому при возведении фундамента на болотистых и торфяных почвах нужно позаботиться о защите от кислоты или выбрать другой вид фундамента. В случае закладки арматуры мало кто помнит, что металл должен быть защищен бетоном, слой которого минимум 5 см.
В противном случае он будет подвержен коррозии ив следствие чего возможно разрушение фундамента. В месте соединения сваи с ростверком возникают значительные нагрузки на разрыв, потому это место следует особо усердно перевязывать арматурой. Между грунтом и ростверком желательно оставлять пространство. Обвязка должна располагаться над грунтом.
Основные типы железобетонных свай
Определяются в соответствии с буквенными обозначениями на маркировке конструкции:
- Тип С — забивные жб сваи, которые могут быть составными или цельными, имеют стандартное квадратное сечение, армированы поперечным образом.
- Тип СК — забивные жб сваи, которые могут быть составными или цельными, иметь круглое сечение, диаметр которого составляет от 40 до 80 см.
- Тип СП — забивные жб сваи, которые могут быть только цельными, характеризуются квадратным сечением, внутри которого расположена круглая полость.
- Тип СО — специальные жб сваи, которые могут быть составными или цельными, иметь диаметр размером от 100 до 300 см.
- Тип 1 СД — особые жб сваи колонного типа, которые имеют сплошное квадратное сечение. Относятся к двухконсольным конструкциям, которые располагаются по крайним осям объекта строительства.
- Тип 2 СД — особые жб сваи колонного типа, размещаемые по средним осям объекта строительства.
- Тип СЦ — забивные жб сваи цельного типа, которые имеют сплошное квадратное сечение. Не предполагают наличия армированного ствола.
Этапы возведения забивного свайного фундамента
Прежде чем приступить к монтажу фундамента, необходимо рассчитать необходимые параметры и составить проект здания и самого фундамента с учетом веса, планировки и других особенностей будущей постройки.
При проектировании учитываются несколько факторов.
Особенности грунта.
- глубина залегания грунтовых вод;
- агрессивность среды;
- тип грунта;
- уровень затопления почвы и т.д.
Вес, который придется выдерживать фундаменту.
- масса самого строения;
- снеговая нагрузка;
- эксплуатационная нагрузка (мебель, люди и т.п.);
- масса кровли, чердачного перекрытия и т.д.
Места расположения свай. Сваи располагаются:
- на каждом углу по наружному периметру;
- на местах пересечения внутренних стен и стыках наружной и внутренней стены;
- дополнительные сваи располагаются по периметру здания и внутренних помещений, расстояние между сваями должно быть не более 3 метров.
Проект расположения свай.
Монтаж железобетонных свай
Установка забивных ЖБ свай выполняется с привлечением специальной техники, однако некоторые предварительные работы нужно выполнить. В частности:
заведение сваи в направляющую (скважину или каркас);
калибровка скважины, которая определяет место установки сваи. Глубина (длина) калибровочной скважины составляет 1/3 длины сваи. Аналогом скважины может быть решетчатый каркас, устанавливаемый на поверхности грунта. Задача у них одинаковая – служить направляющей для забивки сваи;
очистка участка от посторонних предметов, насаждений, мусора и т.п.;
нанесение разметки на сваю. Зачастую разметку наносят с шагом в 1 м.п. Наличие метки позволяет контролировать уровень погружения сваи;
проверка вертикальности установки уровнем;
забивка сваи. Существует две технологии погружения свай: со статическим усилием (к оголовку сваи прикладывается увеличивающее давление) или с динамическим усилием (к оголовку сваи прикладывается одинаковое повторяющее давление);
Примечание. Отклонение сваи от вертикальной оси более чем на 1% требует ее корректировки или извлечения с последующей забивкой.
достижение точки проектного отказа. Это точка, после которой свая не заглубляется далее. Точка определяется проектом.
сооружение ростверка. Ростверк устанавливается при необходимости. Причем их существует два вида: ленточный и плитный.
Сфера применения
- строительство фундамента на склонах;
- устройство фундамента для частного дома (в строительстве может быть использован любой материал, а этажность здания не ограничена), а также бань, гаражей, хозяйственных построек;
- усиление существующего фундамента (ремонт, восстановление старого, поврежденного);
- промышленное строительство.
К сведению, только забивные ЖБ сваи можно использовать во всех климатических зонах.
Примечание. Забивные сваи не могут быть применены в грунтах, склонных к горизонтальным подвижкам. Это обусловлено тем, что в этом случае снижается устойчивость строения к опрокидыванию.
Все положительные свойства железобетонных забивных свай проявляется только при условии точного соблюдения нормативов (ГОСТ) при изготовлении и монтаже. В частности, следует изучить следующие нормативные положения:
Отдельно следует изучить рабочие чертежи, которые содержатся в документе «сваи забивные серия 1.011 1 10» – «Сваи забивные железобетонные». Здесь описаны все типовые конструктивные решения. Причем каждому типу свай посвящен отдельный выпуск.
Виды и типы забивных свай
С позиции материала, используемого при производстве забивных свай, все разнообразие можно разделить на три вида:
сваи забивные металлические. Используются редко из-за дороговизны и меньшей, по сравнению с ЖБ сваями, несущей способностью. Для производства сваи используют трубы, рельсы, швеллер. Преимущество – сравнительно меньший вес. Срок службы – 40-60 лет;
сваи забивные деревянные. Используют только для фундамента небольших, легких строений, преимущественно для деревянных и каркасных домов, т.е. сфера их применения ограничена частным строительством. Существенными недостатками является дороговизна (дорогие породы деревьев: дуб, лиственница, бук, ясень), трудоемкость производства. При установке на твердых породах грунта конус деревянной сваи усиливается металлическим наконечником. Характеристики сваи из дерева: диаметр – 200-400 мм, длина 3-8 м.п. Срок службы – 50 лет;
сваи забивные железобетонные. Бетонные, усиленные армированием конструкции. Срок службы – до 150 лет.
Остальные разновидности будут касаться железобетонных свай и представлены в таблице:
| № п/п | Классификационный признак | Детализация |
| 1 | По типу армирующего каркаса | – напрягаемые (применяется термически и механически упрочненная стержневая горячекатанная арматура или высокопрочная проволока); – ненапрягаемые (применяется стержневая горячекатанная арматура). |
| 2 | По форме поперечного сечения | – квадратное; – прямоугольное; – круглое. |
| 3 | По форме продольного сечения | – призматические; – цилиндрические. |
| 4 | По наполнению внутренней полости | – сплошного сечения (цельные) – 10 типоразмеров¬; – полые (с круглой или квадратной полостью) – 26 типоразмеров. |
| 5 | По возможности наращивания | – монолитные; – составные (состоящие из нескольких частей с цанговым или сварным стыком). |
| 6 | По типу формирования нижнего наконечника | – цилиндрические; – с расширением; – с пятой. |
Маркировка железобетонных свай
Рекомендации по маркировке забивных ж/б свай содержатся в ГОСТ 19804-91 и ГОСТ 23009. Маркируются сваи буквенно-числовой последовательностью, в которой:
- вторая – номер варианта армирования (при использовании ненапрягаемой арматуры) и класс (для сваи с напрягаемой арматурой);
- первая группа – тип сваи, и ее размеры;
- третья – характеристики сваи.
Существующие типы забивных свай в соответствии с положениями ГОСТ 19804-91 приведены в таблице:
Виды и типы забивных свай
С позиции материала, используемого при производстве забивных свай, все разнообразие можно разделить на три вида:
сваи забивные металлические. Используются редко из-за дороговизны и меньшей, по сравнению с ЖБ сваями, несущей способностью. Для производства сваи используют трубы, рельсы, швеллер. Преимущество – сравнительно меньший вес. Срок службы – 40-60 лет;
сваи забивные деревянные. Используют только для фундамента небольших, легких строений, преимущественно для деревянных и каркасных домов, т.е. сфера их применения ограничена частным строительством. Существенными недостатками является дороговизна (дорогие породы деревьев: дуб, лиственница, бук, ясень), трудоемкость производства. При установке на твердых породах грунта конус деревянной сваи усиливается металлическим наконечником. Характеристики сваи из дерева: диаметр – 200-400 мм, длина 3-8 м.п. Срок службы – 50 лет;
сваи забивные железобетонные. Бетонные, усиленные армированием конструкции. Срок службы – до 150 лет.
Остальные разновидности будут касаться железобетонных свай и представлены в таблице:
| № п/п | Классификационный признак | Детализация |
| 1 | По типу армирующего каркаса | – напрягаемые (применяется термически и механически упрочненная стержневая горячекатанная арматура или высокопрочная проволока); – ненапрягаемые (применяется стержневая горячекатанная арматура). |
| 2 | По форме поперечного сечения | – квадратное; – прямоугольное; – круглое. |
| 3 | По форме продольного сечения | – призматические; – цилиндрические. |
| 4 | По наполнению внутренней полости | – сплошного сечения (цельные) – 10 типоразмеров¬; – полые (с круглой или квадратной полостью) – 26 типоразмеров. |
| 5 | По возможности наращивания | – монолитные; – составные (состоящие из нескольких частей с цанговым или сварным стыком). |
| 6 | По типу формирования нижнего наконечника | – цилиндрические; – с расширением; – с пятой. |
Маркировка железобетонных свай
Рекомендации по маркировке забивных ж/б свай содержатся в ГОСТ 19804-91 и ГОСТ 23009. Маркируются сваи буквенно-числовой последовательностью, в которой:
- вторая – номер варианта армирования (при использовании ненапрягаемой арматуры) и класс (для сваи с напрягаемой арматурой);
- первая группа – тип сваи, и ее размеры;
- третья – характеристики сваи.
Существующие типы забивных свай в соответствии с положениями ГОСТ 19804-91 приведены в таблице:
Применение ростверка
Ростверк – это элемент структуры фундамента, который соединяет сваи в цельную конструкцию и представляет собой опору для несущих составляющих. По некоторым отзывам, можно обойтись и без него. Однако, основание на забивных жб опорах с ростверком надежнее и устойчивее, чем в ситуации с его отсутствием.
По способу изготовления различают железобетонные и металлические.
Для получение первых заливают раствор в предварительно подготовленную опалубку с вмонтированным и зафиксированным арматурным каркасом.
Чтобы изготовить металлический ростверк, применяют металлопрокатные изделия, такие как двутавр, рельс, швеллер. Их кладут на забитые по уровню опоры и приваривают к железным стержням, которые видны за пределами опор. Составляющие скрепляются сваркой или болтами.
Существует три типа ростверка:
- висячий. Располагается на значительной дистанции от почвы, присутствует неизолированная пустотелость под полом. Используется при сооружении временных построек: бань, мансард, небольших дачных строений. В этом случае допускается использование мини жб свай.
- мелкозаглубленный. Опускается на незначительную глубину в грунт. Не могут выступать в роли опоры, применяются как средство предохранения пространства под полом, здания от неблагоприятных климатических условий, изменений движения воздушных масс;
- заглубленный. Для его создания роют траншею схожую с ленточным основанием. Представляет собой экстраопору для здания, упрочняет фундамент на сваях, идеально соответствует строительству основательного круглогодичного помещения.
