Особенности фундамента на буронабивных сваях и детали устройства своими руками

Классификация свай

Буронабивные сваи различаются по форме, материалу, способу изготовления и технологии армирования.

• Сваи могут быть в форме цилиндра одного сечения или разного, в том числе с уширением нижнего конца.
• Материал — бетон, смесь бетона и арматурной стали, раствор цемента и песка.
• По способу армирования бывают с армированными каркасами по всей длине или её части.

Способ изготовления будет зависеть от того, какие геологические и гидрогеологические условия на строительной площадке. Также на выбор технологии повлияет и тип рабочего оборудования.

Можно выделить основные способы изготовления свай:

• Обустройство специальных креплений стен скважин.
• Обустройство стен таким образом, который защищает их обрушения: чаще всего для этого применяют глиняный раствор или воду под большим давлением.
• Крепление стен скважины с помощью обсадных труб: неизвлекаемых или инвентарных.

В Своде правил под названием — СП 50-102-2003 есть полная классификация всех видов буронабивных свай. Там описано, как проектируются различные виды фундаментов, в основе которых установлены сваи.

Решение о применении того или иного вида свай в качестве фундамента или ограждающей стенки принимают, основываясь на результатах проведённых инженерно-геологических работ. Изыскания помогут определить свойства грунта и наличие грунтовых вод.

Особенности установки свай

Дома из газобетонных блоков возводят в большинстве случаев на строительных площадках при неглубоком уровне грунтовых вод. В этом случае фундамент готовят на винтовых опорах или буронабивных сваях, выполняя соединение в единую конструкцию с помощью монолитного ростверка.

Оба типа свай от столбчатых элементов отличаются:

• габаритами. При меньшем сечении длина их несколько больше;
• материалами, используемыми в изготовлении;
• вариантами монтажа.

Винтовые сваи

Если под застройку выделен проблемный участок с пучинистым или слабонесущим грунтом, то дом из газобетона на свайном фундаменте лучше все строить на винтовых свайных опорах. Устанавливать их возможно даже в замерзший грунт или под надводные объекты.

На нижнем конце металлической сваи расположен ы наваренные лопатки или витки, с помощью которых ввинчивание в грунт выполняется быстрее, и обеспечивается расширение опорной подушки. Винтообразная лопатка в данном случае представляет собой своеобразный якорь, прочно зафиксированный в земле.

Верхняя часть трубы имеет специальные отверстия и оголовки (последние могут монтироваться отдельно, после установки свай). Если заглубление выполняется на уровень, не превышающий двух метров, сваи вкручиваются вручную. В остальных случаях придется использовать специальную технику.

Работая с винтовыми опорами, рекомендуется принимать во внимание:

• длину участка, оснащенного лопатками;
• глубину промерзания земли;
• уровень, на котором находится прочный почвенный пласт.

При этом помните, что в плотную почву сваи должны погрузиться минимум на тридцать сантиметров. Во время их вкручивания необходимо держать под контролем положение по вертикальному уровню, так как даже минимальные перекосы не допустимы.

Основными достоинствами винтовых опор являются быстрая установка, отличная несущая способность, чистота на стройплощадке во время выполнения работ, возможность монтажа на участке, имеющем перепады по высотам.

Буронабивные сваи

Второй вариант свайного фундамента для дома из газобетона – буронабивные опоры. Им отдается предпочтение на неровной местности или при глубоком промерзании земли.

Скважины под опоры готовятся ручным или буровым способом. С помощью специального инструмента можно заглубиться на пять и более метров, выполнить на дне уширения, чтобы залить опорные площадки.

В соответствии с диаметром свайной опоры из рубероидного материала готовится опалубка. Длина заготовки должна превышать аналогичный размер сваи на двадцать – тридцать сантиметров. Подготовленную «трубу» устанавливают в скважину, внутри ее размещают каркас из арматурных прутьев, высота которого учитывает размеры будущего ростверка.

Все заливается бетонным раствором, который тщательно уплотняется вибраторами.

Классификация

От вида ростверка, уложенного на свайный или столбчатый фундамент, зависит долговечность, эргономичность и эстетичность сооружения. Поэтому к его выбору необходимо отнестись край не серьезно.

Классифицируется ростверк по:

• месту расположения;
• конструкции;
• материалу.

Виды объекта по месту расположения

По месту расположения существует три вида ростверка.

1.Высокий тип фундамента. Он отличается целесообразностью, так как располагается в 15–25 см., а то и выше от поверхности земли. За счёт этого создаётся дополнительная вентиляция пола, что исключает сырость и появление плесени.

Также эта конструкция позволяет попасть под сооружение, чтобы проверить целостность основания жилища и при необходимости без проблем его отремонтировать. К тому же пустота под полом является дополнительной зоной для хранения, например, садового инвентаря или для просушки урожая.

Есть и недостаток: в доме с высоким ростверком нельзя сделать подвальное помещение, поэтому погреб нужно сооружать отдельно.

2.Низкий тип ростверка. Объекты этого типа сооружаются в уровень с поверхностью земли. Из-под опалубки вынимается 20 см грунта, чтобы плита или балки находились над воздушной «подушкой», но при этом не касались почвы.

Благодаря такой конструкции отсутствует пространство под жилищем, которое не «ворует» тепло, что позволяет значительно сэкономить на теплоизоляционном материале. Правда, придётся немножко потратиться, чтобы изолировать «подушку», иначе ростверк будет лежать на грунте, что приведёт к осыпанию земли в открытое пространство.

3.Заглубленный тип основания. Этот вариант пользуется большой популярностью, так как помещение получается очень тёплым, комфортным, надёжным, долговечным, безопасным. Выполняется он следующим образом: копается траншея, монтируются сваи или столбы, делается опалубка и заливается бетон. Этот тип базиса превосходен даже для домов в несколько этажей.

Оптимальным является объект, устроенный на уровне земли, поскольку он равномерно распределяет нагрузку на несущую плоскость.

Виды сооружения по конструкции

Конструктивно существует три вида фундамента, но мы рассмотрим два.

1. Монолитный вид. Он представляет собой цельную плиту или замкнутую балку. Монолитный ростверк чаще всего используется при малоэтажном строительстве.
2. Сборный вид. Он представляет собой «конструктор», состоящий из деталей, оборудованных крепежной системой. Применяется он в основном для строительства промышленных зданий и многоэтажных сооружений. Для частного домостроения сборная категория не подходит, так как её изготовление очень трудоёмкое и затратное.

Безупречный вариант для частного строительства – это монолитный вариант, например, из швеллера или армированного бетона. О нём и речь далее.

Разновидности основания по материалу

По материалу существует четыре вида.

1. Деревянный. Он безупречен для древесных домов и срубов. Отличается надёжностью, прочностью, экологичностью, безопасностью. Но в то же время требуется обработка противопожарными, гидроизоляционными и антисептическими составами.
2. Железобетонный. Он изготавливается из стальной арматуры и бетона, которые, сочетаясь, обеспечивают долговечность, износостойкость, прочность и надёжность всему объекту.
3. Металлический. Он прочен и надёжен. Ростверк безупречен для фундамента на винтовых сваях. А вот для базиса на буронабивных опорах – это не самый лучший вариант. Кроме того, ростверк из металла требует наличия грузоподъёмной техники (попробуйте разложить и точно выставить двутавровые балки).
4. Бетонный. Специалисты крайне негативно к нему относятся, так как устройство работает на изгиб (вот Вам статья), а его возникновение приводит к растрескиванию бетона. Ростверк применяется исключительно для небольших зданий при наличии множества опор.

Оптимальный вариант – железобетонные виды или сварные металлические (для каркасных домов).

Расчет

Процесс установки любого фундамента базируется на четких и сухих цифрах. Как бы ни хотелось думать иначе, но малейшая ошибка в установке фундамента – и вы можете обеспечить себя и свое строение постоянными ремонтами с земляными работами и множеством финансовых затрат. Избежать этого просто – всего лишь стоит учитывать как можно более широкий спектр факторов, способных повлиять на надежность вашего фундамента. Это, конечно, касается и фундамента на буронабивных сваях.

Приведем полный список параметров, которые, так или иначе, оказывают влияние на безопасность установки буронабивного фундамента:

• площадь и длина фундамента/ростверка, а также его высота, площадь боковой поверхности и подошвы – так вы сможете рассчитать среднее давление от здания на отдельную часть фундамента и сваю (не забывайте учесть параметры внутренних перегородок);
• средние затраты бетона или бутовых элементов – это позволит высчитать возможности жесткости и прочности отдельной сваи – здесь стоит учитывать присутствие или отсутствие осадных труб, опалубки, гидроизолирующих элементов (не забывайте, что начальные планируемые затраты бетона почти в 100% случае чуть ниже объема, затрачиваемого в итоге);

• нагрузка и давление на отдельную сваю, и нагрузка на породу от веса здания и фундамента;
• требования и рекомендации к армированному каркасу должны быть соблюдены – это диаметр от 1 см, количество, длина и вес арматурных стержней, диаметр и шаг хомутов крепления по СНиП для вашего строения;
• характеристики опалубки (в зависимости от используемого вами материала для опалубки эти значения по ГОСТу сильно варьируются);
• кроме всего этого, учитывайте внешние климатические условия, которые уже были упомянуты выше.

Часто случается, что к воздвигаемым частными застройщиками зданиям не могут быть применены некоторые из видов расчетов, это может быть оправдано такими факторами, как установка дополнительных конструкций и элементов на территории (к которым до строительства не могут быть применены точные расчетные операции), применение индивидуального вида фундамента (иностранные, малопопулярные или не так широко известные типы фундамента) и некоторые другие. Это распространенная ситуация на сегодняшний день, так как возрастает число индивидуальных проектов, становится все больше смелых дизайнерских решений в постройке зданий. В таком случае застройщик должен воспользоваться нормами, правилами и таблицами с данными в СНиП 2.02.03-85, СНиП 3.03.01-87, СНиП 52-01-2003 и ГОСТ Р 52086-2003. Изучение этих документов позволит вам определить оптимальное количество свайных элементов, вычислить глубину укладки свай, нагрузку на почву и фундамент именно на вашей территории, и наверняка будет полезным для начинающих строителей.

Процесс расчета буронабивного фундамента прост. Для начала нужно рассчитать вес всех конструкций фундамента, учесть примерный вес мебели, людей, стеновых преграждений, лестниц, надстроек, нагрузки от снега или дождя. Следующим этапом будет определение несущей способности отдельной сваи, она будет зависеть от таких параметров, как диаметр и длина сваи, характеристики арматурного каркаса, нагрузок грунтовых пород и их свойства. Вы можете вычислить несущую способность свай исходя из данных, полученных путем штамповых испытаний

После расчетных мер строителем проводятся корректировочные работы, которые включают оптимизацию количества свай (если количество нечетное, оно, как правило, округляется до четного числа) и проверку всей конструкции на наличие повреждений и трещин. Количество свай, как и расстояние между ними, определяется весом постройки и диаметром самих свай. При размещении свай учитывайте, что их установка по углам и местам сопряжения стен у здания обязательна. В противном случае нагрузка и давление на определенные участки фундамента могут быть приближенными к критическому значению.

Устройство ростверка

Для фундамента частного дома выполняется железобетонный ленточный ростверк. Легкие конструкции, например бани, дачные брусовые домики допускают использование деревянного ростверка. Самый простой и менее трудозатратный вариант — низкий ростверк, который возвышается над уровнем земли на 0,2-0,3 м. Высокий ростверк до 0,5-0,6 м может использоваться на влажных почвах, для максимального поднятия дома от поверхности.

Устройство основания и опалубки

Для низких ростверков применяется гравийно-песчаная подушка 10-20 см, поверх которой укладывает подбетонка — 5 см слой тощего бетона и гидроизоляция. В качестве гидроизолирующего слоя используется рубероид или гидроизол. Опалубка монтируется из досок по всей длине ростверка.

Армирование

Технология армирования ленточного ростверка подразумевает продольную укладку стержней арматуры, которые связываются как между собой, так и с арматурой буронабивных свай. Правильное армирование обеспечивает жесткое соединение буронабивной опоры с ростверком. На растянутых участках укладывается 4 стержня арматуры 20 мм, на углах — 12-15 мм. Для крепления арматуры в единый каркас применяются вертикальные пруты 5-8 мм, расстояние между ними составляет 25-30 см. Узел связки арматурных каркаса и ростверка будет выглядеть следующим образом:

Заливка бетона

Бетон класса В12,5…В15 заливается внутрь опалубки и утрамбовывается виброоборудованием. При температуре воздуха +25 С бетон необходимо периодически увлажнять. Для обеспечения постепенного затвердевания ростверк нужно закрывать полиэтиленом. Окончательно свайно-ростверковыйфундамент на сваях будет готов через 20-25 дней.

Особенности забивного фундамента из деревянных свай

Деревянные забивные сваи используются в тех случаях, когда подошва фундамента располагается ниже залегания грунтовых вод.

Деревянные забивные сваи.Обратите внимание! Для изготовления свайных столбов используются смолистые и устойчивые к гниению породы деревьев – сосна, дуб, ель, пижма, кедр и т.д. Деревянные сваи чаще всего имеют ширину сечения от 25 до 30 см, а погружение в почву может достигать 12 метров

Конец, который погружается в почву, обязательно должен быть заострен. Если фундамент возводится на плотной почве, на заостренный конец надевается колпачок из стали. Наземная часть столба оформляется под наголовник или стальной бугель

Деревянные сваи чаще всего имеют ширину сечения от 25 до 30 см, а погружение в почву может достигать 12 метров. Конец, который погружается в почву, обязательно должен быть заострен. Если фундамент возводится на плотной почве, на заостренный конец надевается колпачок из стали. Наземная часть столба оформляется под наголовник или стальной бугель.

Различают три вида забивных деревянных свай:

1. Одиночные (классические деревянные столбы, которые монтируются по одному).
2. Пакетные (свая представляет собой несколько брусьев (обычно 3 или 4 шт.), составленных вместе).
3. Сваи из клееного бруса (Основное достоинство этого вида – возможность изготовить свайный столб любой длины).

Фундамент под баню на лиственничных столбах.Это интересно! Технология изготовления клееного бруса заключает в себе склеивание высушенных и строганных досок. Для работы применяются био- и водостойкие клея, что повышает долговечность и эксплуатационные характеристики изделия.

Заглубление деревянного столба должно проходить на глубину не менее 1,2 метра. Обязательно учитывается уровень промерзания грунта – свая погружается ниже ее как минимум на 0,5 м.

Расчет свайно-ростверкового фундамента

Для того чтобы быть хоть отчасти уверенным в надежности фундамента его желательно хоть приблизительно рассчитать. Для этого потребуется проделать несколько не самых сложных расчетов.

1. Рассчитывается масса дома (учитываются все материала и примерный вес «начинки»).
2. Исходя из веса и коэффициента надежности, определяется необходимая опорная площадь.
3. Так как сваи уже расставлены, можем посчитать их количество.
4. Дальше подбираем площадь сечения свай. Так как мы знаем их количество, то умножив на выбранную площадь, узнаем общую.
5. Полученный результат сравниваем с рассчитанной ранее (пункт 4) опорной площадью.
6. Если площадь, которую нашли на шаге 4 больше той, которую рассчитали на шаге 2, выбранные параметры свай нам подходят.
7. Если меньше, увеличиваем планируемое сечение свай, снова перемножаем и сравниваем. Так находим требуемую площадь сваи.

Иногда выгоднее не увеличивать площадь свай, а поставить их чаще. Методика расчета при этом не изменяется.

Несущая способность свай разных диаметров в различных грунтах

Площадь опоры, необходимая для нормального распределения нагрузки считается по формуле:

Где Н — несущая способность грунта (ее можно взять из таблицы). Коэффициент 1,4 применен из-а того, что свайным фундаментам требуется больший запас прочности: мы ведь не знаем, какой грунт находится под всеми сваями. Потому лучше перестраховаться.

Подробнее о расчете опорной площади и подсчете массы дома смотрите в видео.

Технология устройства

При устройстве буронабивных свай своими руками следует иметь в виду, что технологический процесс изготовления зависит от состояний грунта на строительной площадке.

Обустройство сваи в сухих грунтах

Если участок характеризуется сухими либо маловлажными грунтами, порядок выполнения работ будет следующим:

1. При помощи бурового агрегата, оснащенного шнековой колонной или буровым ковшом, бурится скважина. Глубина ее и диаметр должны соответствовать проектным.
2. Во избежание обрушения устье скважины обсаживают металлическим патрубком.
3. В нижней части скважины с помощью уширителя разбуривается полость.
4. Затем внутрь опускается армирующий каркас. Его габариты должны быть таковыми, чтобы между стенками ствола сваи и металлом при заливке образовался защитный слой толщиной 6 см.
5. После установки арматуры в скважину опускают бетонолитную трубу с приемной воронкой.
6. Производится заливка сваи бетонной смесью с постепенным подъемом бетонолитной трубы. По мере заполнения скважины бетон уплотняется посредством вибраторов, закрепленных на бетонолитной трубе.
7. По окончании заливки в специальном инвентарном кондукторе формуют голову сваи.

Схема устройства бура для буронабивного фундамента:

Схема скважины буронабивного фундамента на сухом грунте:

Технология устройства буронабивных свай в обводненных грунтах

При работе на неустойчивых обводненных грунтах применяют следующую технологию:

1. Скважину бурят с использованием оборудования ударного или вращательного действия. Если на пути рабочего органа попадается скальная прослойка, с ней справляются при помощи грейфера или долота.
2. В процессе бурения производится закачка глинистого раствора, задача которого состоит в противодействии обрушению стенок скважины. Проникающий в грунт рабочий раствор образует глинистую корку.
3. Все последующие действия не отличаются от предыдущей технологии.

Для приготовления глинистого раствора используются глиносмесители, грязевые насосы и отстойники для рабочего раствора.

Процесс изготовления свай по данному способу достаточно трудоемок, поэтому браться за сооружение своими руками буронабивного фундамента на сложных грунтах специалисты не рекомендуют.

Какими способами можно пробурить скважины на участке?

Каждый застройщик, который будет самостоятельно создавать несущие конструкции для жилых или хозяйственных построек, должен пользоваться руководством по проектированию и обустройству фундаментов из буронабивных свай. Процесс проведения таких работ требует строгого соблюдения технологий и утвержденных нормативов. После проведения геологических изысканий и определения типа грунта на участке, застройщик должен приступить к бурению скважин. Для этого можно задействовать несколько методов:

1. Бурение вручную. Для задействования этой методики застройщику необходимо приобрести или взять в аренду бур. В процессе создания скважины ему придется прикладывать большие физические усилия. Если на участке присутствует каменистая почва, то будет очень проблематично вручную пробурить на необходимую глубину. После того как застройщику удастся создать необходимое количество отверстий, он может начать заливать одну за другой буронабивную сваю своими руками.
2. Создание скважин посредством бензинового бура. Этот метод позволит существенно ускорить рабочий процесс. Застройщику не нужно будет прикладывать больших физических усилий и при этом удастся точно спланировать количество отверстий, которые можно создать за день. Перед началом работы ему следует ознакомиться с тематическим видео, которое позволит минимизировать ошибки, научит, как сделать отверстия в разных типах грунта, и оптимизировать рабочие процессы.
3. Бурение скважин при помощи специализированной техники. Чтобы воспользоваться этой методикой застройщику следует обеспечить беспрепятственный доступ технике к строительной площадке. Как правило, такие машины оснащаются длинными стрелами, благодаря чему им удается с одного места пробурить несколько скважин.

Частичная и полная опалубочная конструкция

После выполнения первого этапа переходят ко второму – установке опалубки в пробуренную скважину. Однако в ряде случаев можно обойтись и без этого — функцию опалубки может выполнять грунт, но при условии, что его плотность достаточно высока и он не осыпается. В этом случае остается лишь выставить верхнюю часть полученной конструкции, чтобы можно было изготовить оголовки свай.

В случае использования в качестве опалубки грунта в нем делают отверстия с помощью наконечника сечением 200-250 мм на 90 и до 150 мм в глубину, которую определяют с учетом состояния почвы. Если структура почвы такова, что ее приходится раскапывать, то на роль опалубки могут быть выбраны стальные или асбестоцементные трубы подходящего диаметра. В процессе изготовления фундамента на буронабивных сваях можно использовать обычный рубероид, который сворачивают в рулон, придавая ему форму трубы.

Решить проблему возможного выдавливания буронабивного фундамента, которое может случиться во время сезонного вспучивания, можно при помощи оголовника:

• Его необходимо установить на 0,5 м (или больше) ниже уровня земли.
• Далее на него надевают чехол из кровельной стали из оцинковки, а поверх пару слоев пленки или толя.

На языке специалистов этот чехол носит название «рубашки». По правилам, она должна быть выполнена на всю глубину сваи. Подобная рекомендация объясняется следующими причинами. Когда почва начинает приподниматься, она скользит по установленной защите или пробует приподнять его, при этом само основание не перемещается. Еще одним ценным качеством рубашки является ее способность предотвратить стекание цементного молока в грунт, а это позволяет сохранить на первоначальном уровне прочность бетона.

В процессе изготовления каркаса необходимо провести специальные мероприятия по предотвращению смещения и контакта арматуры с грунтом. Это можно сделать с помощью временных деревянных подпорок или клиньев. По мере того, как скважина будет заполняться, их можно убирать.

Прежде чем приступить к укладке бетона, необходимо нанести границу нижнего края ленточного фундамента, который у специалистов называется ростверком. Это делается при помощи специального инструмента — нивелира либо строительного гидравлического уровня.

Укладка бетона

Закончив изготовление скважин для свай, а также когда будет готова опалубка и каркас, можно переходить к заливке бетонной смеси. Бетон необходимо укладывать небольшими порциями в виде последовательных слоев, причем после каждого необходимо выполнять утрамбовку. На этом этапе можно использовать только «тяжелый» раствор. Здесь имеется в виду, что его изготавливают с применением определенных «тяжелых» заполнителей:

• кварцевый песок;
• щебень/гравий (прочных пород).

Для правильной установки буронабивных свай их необходимо бетонировать без продолжительных пауз. Имеется в виду, что выкладывать следующий слой можно не позднее одного часа с момента укладки предыдущего. Чтобы бетон смог хорошо отвердеть, необходимо выждать не менее 28 дней. По истечении этого времени фундамент на буронабивных сваях с ростверком считается готовым к полноценной эксплуатации.