Что такое свайный фундамент ростверкового типа

Назначение

Ростверк – конструкция, имеющая широкую сферу применения. Давайте рассмотрим, где и при каких обстоятельствах его используют.

1.Сооружение объекта осуществляется на грунтах:

• глинистых;
• торфяных;
• пучинистых;
• лессовидных;
• илистых;
• суглинистых.

2.Строительство дома выполняется на склонах или территории с витиеватым рельефом.

3.Создание конструкции осуществляется с применением каркасной технологии. Сваи или столбы будут подпирать объект снизу.

4.Сооружение строения производится на участке, где происходит промерзание почвы на глубину более 2 м.

5.Выполняется сооружение объекта с шириной основания более 2 м.

Как видите, ростверк – элемент универсальный.

Технология закладывания

Технология монтажа свай имеет различия в зависимости:

• от типа свай;
• от типа ростверка;

Чаще всего устанавливают обычные забивные сваи. Монтаж забивных свай при этом состоит из следующих операций:

1. Подъём свай.
2. Размещение непосредственно над требуемым участком.
3. Погружение в землю при помощи молота до отказа.

При слишком неустойчивых грунтах (вроде песка) применяют вибропогружение свай. Их погружение осуществляется вибрацией, передаваемой на оголовок сваи специальным оборудованием.

Вдавливание свай оправдано в условия плотной застройки, где вибрация или ударный метод погружения свай может привести к разрушению фундаментов окружающих зданий.

Буронабивные же сваи устанавливают по совершенно иному принципу:

1. Производится бурение скважины.
2. В скважину погружается обсадная труба.
3. Из обсадной трубы извлекается грунт.
4. В пустое пространство устанавливается арматурный каркас.
5. Всё заливается бетоном.

При этом возможно как удаление обсадной трубы в процессе замоноличивания скважины, так и оставление её в грунте как части буронабивной сваи.

Свайный фундамент

Чаще всего, дома из газобетона на площадках с близким залеганием грунтовых вод устанавливают на буронабивных или винтовых сваях, связывая их между собой монолитным ростверком. От столбчатых конструкций они отличаются:

• размерами – диаметр меньше, а длина больше;
• материалом изготовления;
• способом установки.

Закладывают свайные фундаменты глубже максимального показателя уровня промерзания почвы, зафиксированного в регионе строительства.

Особенности фундамента на винтовых сваях

На участках со сложными грунтами (пучинистыми, слабонесущими, просадочными) дом из газобетона рекомендуется возводить на винтовых сваях. Их устанавливают даже в условиях мерзлоты и при монтаже надводных построек.

На металлических сваях с нижней стороны располагаются приваренные лопасти или витки, облегчающие ввинчивание трубы в грунт и обеспечивающие увеличение их опорной площади. Винтовые лопасти, в этом случае, выполняют функцию якоря, закрепленного в прочном грунтовом слое.

В верхней части труб предусматриваются технологические отверстия и могут находиться, или монтироваться позже, оголовки. При небольшом заглублении фундамента (до 2м) сваи допускается вкручивать самостоятельно при помощи 2-3 помощников с использованием дополнительных приспособлений. При большей глубине требуется строительная спецтехника.

После установки полость свай заполняют бетонным раствором. Кроме усиления конструкции, он защищает внутреннюю поверхность металлических труб от воздействия коррозионных процессов.

Для винтовых свай при определении размеров их заглубления следует учитывать:

• длину лопастной части;
• уровень промерзания почвы;
• глубину залегания прочного несущего пласта грунта.

Следует отметить, что в плотный опорный слой почвы винтовые сваи должны входить не менее чем на 300мм. При их вкручивании следует контролировать вертикальные отклонения при помощи геодезических приборов, строительного уровня, или же простого отвеса. Не стоит забывать о том, что даже небольшой перекос может повлечь за собой извлечение винтовых труб и повторную их установку, но уже в другом месте.

Преимуществом винтовых свай является:

• быстрота возведения;
• высокий показатель несущей способности;
• относительная чистота строительной площадки;
• оптимальное решение при перепаде ландшафтных высот.

Особенности фундамента на буронабивных сваях

Кроме возведения малоэтажного дома из газобетона на винтовых сваях, существует вариант установки зданий и на буронабивных сваях. Их широко используют на неровных участках, а также при значительной глубине промерзания почвы.

Скважины под фундамент для частного строения обычно бурят вручную при помощи строительного бура. Его регулируемая по длине штанга позволяет выполнять углубления до 5 метров, а в некоторых случаях – и больше. Современный инструмент имеет возможность выполнения расширений в нижней части каждой из скважин для возможности выполнения опорных подушек.

Из рубероида изготавливается опалубка диаметром, соответствующим размеру сваи, и длиной – на 20-30см больше глубины скважины. «Трубу» вставляют в просверленное углубление и помещают внутрь арматурный каркас несложной формы, размер которого выбирают с учетом высоты будущего ростверка.

Буронабивные сваи без армирования не допускается устанавливать на пучинистых или горизонтально-подвижных грунтах. Они способны выдерживать только осевые нагрузки, так как изгибу, растяжению или боковым усилиям противостоять не могут.

На заключительном этапе в скважину заливают бетонный раствор, уплотняя смесь вибраторами. После окончательного затвердения бетона приступают к устройству монолитной обвязки фундамента, на которую впоследствии будут укладываться газобетонные блоки.

Наземные части, или оголовки, отдельно установленных свай обвязывают цельной жесткой рамой железобетонного ростверка. Таким образом появляется единая, объединенная конструкция фундамента. Основной функцией ростверка является равномерное распределение постоянных и временно возникающих нагрузок, а также обеспечение возможности возведения стен.

Обвязка может быть выполнена:

• монолитной или сборной;
• в виде балок или цельной плиты;
• висячим, наземным, либо заглубленным.

При устройстве монолитного ростверка используется опалубка и в обязательном порядке устанавливается арматура, которая связывается с выпусками свай или ее металлическими оголовками.

Различные виды наконечников винтовой сваи

Различают основные типы наконечников винтовых свай по способу соединения с телом трубы:

• Наконечники, выполненные из тела трубы
• Наконечники, приваренные к трубе

По форме наконечники могут быть:

• Крестообразные
• Круглые
• Трубы, обрезанные под углом
• Заостренные концы трубы

Обычно крестообразные наконечники изготавливают из самой трубы. Для этого на окончании трубы вырезаются лепестки и сбиваются к центру.

Рис. Крестообразный наконченик

Круглые наконечники чаще всего изготавливаются методом литья и привариваются к концу трубы.

Помимо труб с наконечниками, используются и сваи без наконечника – тело трубы может быть обрезано под углом, или иметь заостренные зубцы на конце. Такая обрезка труб облегчает их углубление. Использование таких свай возможно в достаточно плотных грунтах. Кроме того, зубы на конце сваи помогают преодолеть сопротивление грунтов с высоким содержанием мелких каменистых включений.

Резьбовой наконечник

Процесс и этапы заливки ростверка

Заливка ростверка после установки свай

Заделка арматурных выпусков и жесткое соединение ростверка со сваями обеспечивается в случае слабых грунтов и боковой нагрузки на здание. Концы загибаются и присоединяются к ростверковому каркасу с помощью вязальной проволоки. Заливка ростверка выполняется послойно, за один прием бетонируется до 25 см. Используется электрический вибратор для выгона воздушных пузырей из массы. Бетон набирает 100% прочности через 28 дней, только после этого его нагружают и ставят ростверк.

Пошаговая инструкция правильной заливки:

1. на треть заполняют опалубку;
2. трубу автомиксера приподнимают, чтобы некоторая часть попадала на дно;
3. вытекшую массу прижимают к земле, чтобы получилась жесткая опорная площадка;
4. арматура вставляется так, чтобы верх не выступал над уровнем трубы;
5. в верхнюю часть бетона ставится резьбованная шпилька для стыковки с ростверком, элемент выступает на 30 см.

Какие сваи использовать

В свайно-ростверковых фундаментах можно применять любые сваи. Их выбирают исходя из грунтов, планируемой нагрузки дома. Сваи делают из металла, бетона, иногда — дерева. Могут они иметь круглое или квадратное сечение. Различаются они и по способу установки:

• Забивные. Они устанавливаются без бурения или выемки грунта. Обычно — забиваются, потому так и называются. В частном строительстве используются редко: требуется специальная техника.

  Забивные железобетонные сваи используются чаще при строительстве многоэтажных домов

• Буронабивные. Сначала в грунте проделывается скважина, затем в нее устанавливается и закрепляется опалубка. В нее — арматура, повышающая прочностные характеристики. Потом вся конструкция заливается бетоном.
• Железобетонные буровые. В этом случае тоже бурятся скважины, но в них устанавливаются (забиваются, но с меньшими усилиями) готовые железобетонные сваи.
• Винтовые. Это металлические сваи, заостренные на конце и имеющие винтовые лопасти, разрезающие грунт. При больших глубинах необходима специальная техника, небольшие, длиной до 2-3 метров могут устанавливаться вручную.

  Один из вид свай — винтовые. Их можно использовать с ростверками из разных материалов под разные дома (чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)

В частном строительстве чаще всего используют буронабивные сваи. Особенно популярны они при строительстве дач или бань. Могут использоваться и при строительстве небольших домов. Но если дачи и бани можно делать без расчета, то при строительстве дома очень желательно заказать проект.

Разные сваи бывают по форме: квадратного или треугольного сечения, круглые заполненные и круглые полые, иногда разрабатываются сложные формы специально под проект. По тому, как сваи передают нагрузку на грунт, они бывают:

• висячие;
• сваи-стойки.

  Чем отличаются сваи по типу работы (чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)

Висячие сваи имеют большую боковую поверхность и значительную часть нагрузки (до 60-70%) передают с ее помощью. Их используют, если несущей способности грунта на достигнутом уровне недостаточно для того, чтобы выдержать всю нагрузку, а дальнейшее углубление нецелесообразно. В этом случае наличие «пятки» почти ничего не меняет: основная нагрузка передается поверхностью, а не острием сваи.

Сваи-стойки наоборот, большую часть нагрузки передают через острие. В этом случае боковые стенки неразвитые и гладкие, а на конце сваи имеет смысл делать расширение. Один из видов этого типа — сваи ТИСЭ. Они имеют цилиндрическое расширение внизу, из-за чего передают нагрузку на большую площадь. Также пятка не дает силам пучения поднять фундамент.

Что такое свайно-ростверковый фундамент

Свайный фундамент, наверное, представляют себе все: это некоторое количество свай, заглубленных в грунт до уровня несущего слоя или ниже уровня промерзания. В чистом виде этот тип фундамента используется редко. Виной тому своеобразная конструкция, которая не позволяет перераспределять между сваями нагрузку от дома. Потому свайный фундамент в основном делают под срубы из бревна или бруса, иногда — под каркасные постройки. Эти типы стройматериала, из-за своих особенностей, сами перераспределяют нагрузку. С домами из других материалов они совместимы плохо.

Зато их усовершенствованный вид — свайный фундамент с ростверком — лишен многих недостатков и может использоваться и под кирпичные, и под блочные постройки.  В них все опоры завязаны при помощи ленты из металла или железобетона (бетона) в единую конструкцию. Эта лента и называется ростверком.

Так выглядит свайно-ростверковый фундамент вынутый из земли

Ростверк — это часть фундамента, объединяющая оголовки свай и служащая опорой для стен. Именно ростверк принимает, и за счет замкнутой конструкции, перераспределяет нагрузку, передавая ее на сваи.  Он может быть металлическим, деревянным, бетонным или железобетонным. По типу исполнения бетонные (железобетонные) ростверки бывают низкими и высокими.

Различают свайные фундаменты с высоким и низки ростверком

Высокий ростверк находится выше уровня земли. Чаще всего его делают из металла — швеллеров большого сечения или квадратных металлических труб. Еще делают такой ростверк из бетона, но его устройство сложнее: приходится придумывать, как залить ленту на расстоянии от земли.

Как работает ростверк и что он дает

Любой дом в разных частях будет давать разную нагрузку: отделка, мебель, санфаянс, другие вещи размещены неравномерно. Следовательно, и нагрузка от разных его частей будет разной. Ростверк принимает на себя эти неравномерные нагрузки и перераспределяет их. Сваям уже передается «выровненная» нагрузка.

Чем отличаются свайные и свайно-ростверковые фундаменты (чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)

Чем это хорошо? Тем, что при одинаковой нагруженности свай, меньше шансов на то, что они будут усаживаться неравномерно. А неравномерная усадка ведет, как известно, к трещинам в фундаменте и стенах. Потому свайно-ростверковый фундамент более стабилен. Хотя главный недостаток свайных фундаментов остается: мы не можем знать, что за грунт находится под каждой из свай.  Потому спрогнозировать их поведение нереально. Именно поэтому их не очень любят архитекторы: гарантировать многолетнюю эксплуатацию дома невозможно.

Ленточный фундамент на сваях

Более предсказуемы в этом плане низкие ростверки. Они начинаются обычно ниже уровня земли и отливаются из армированного (или нет — зависит от проекта) бетона. Причем арматура свай связывается с арматурой ростверка.

В этом случае ростверк — это мелкозаглубенный ленточный фундамент и изготавливается он по той же технологии. Отличается тем, что имеет жесткую связь со сваями, что в разы повышает надежность и устойчивость конструкции. Еще такие фундаменты называют ленточными на сваях или свайно-ленточными. Такая конструкция является почти идеальной: сочетает в себе плюсы свайного и ленточного фундамента, в значительной мере компенсируя их недостатки.

Устройство свайно-ленточного фундамента (чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)

Как он работает? Нагрузка от дома передается на ленту. Благодаря наличию продольной арматуры перераспределяется по всей площади. Так как лента опирается и на грунт, то часть нагрузки передается ему, остальная приходится на сваи. При этом нагрузка и усадка равномерны: их «выравнивает» лента.

В зимнее время, когда начинают на фундамент воздействовать силы пучения, проявляются все плюсы свайно-ленточного фундамента. Если дом стоит на пучнистых грунтах, их глубина заложения ниже уровня замерзания, очень сложно представить условия, при которых дом перекости или он даст неравномерную усадку.

При воздействии сил пучения на ленту, «пятки» свай, да и они сами, не дают возможности грунтам сдвинуть фундамент. Потому ленточно-свайные фундаменты — отличный выбор на сильно пучнистых почвах. Затраты при этом гораздо выше, чем при строительстве обычного свайного фундамента, но намного ниже, чем при строительстве ленты ниже глубины промерзания.

Как сделать фальш-цоколь

Фальш-цоколь предназначен для защиты пространства свайного поля под домом от проникновения животных или птиц, заметания снегом в зимнее время, от ветра и влаги. Для создания такого цоколя используются различные материалы.

Самый бюджетный и эстетически привлекательный вариант — полоса по внешнему периметру из профнастила. Она крепится верхней частью к специальной деревянной доске, установленной по периметру ростверка.

Нижнюю часть крепят к деревянному брусу, уложенному на подставки из кирпича, шлакоблока и т.п. для отсечки контакта с грунтом.

По нижней кромке устраивают бетонный отлив, а по верхней границе надо смонтировать отлив для вывода дождевой воды.

Полезные советы по монтажу винтовых свай

• Свая не будет входить в грунт строго вертикально, потребуется постоянно выравнивать ее и возвращать в проектное положение, поэтому лучше, чтобы работу вели, как минимум, три человека: двое воздействуют на рычаг и одни проверяет точность. Чтобы не дать смещаться иногда применяют специальные приспособления, позволяющие фиксировать ее.
• Если по мере завинчивания на пути сваи обнаружено препятствие или слой плотного грунта, анализируют глубину вхождения и расположение. Если она расположена не на углах дома и получилось ввести еев грунт на метр и более, допускается просто срезать верхушку и оставить все как есть. При глубине менее метра есть возможность перекоса дома. На углах сваи должны быть установлены на полную длину, поскольку это наиболее ответственные участки.
• Завершающим этапом установки может стать бетонирование. Оно обеспечит дополнительную надежность, но этот процесс необязателен в случае с винтовыми фундаментами.

Достоинства и недостатки свайных фундаментов

Для подготовки базы сравнения по теме того, что лучше, ленточный фундамент или винтовые сваи, необходимо, для начала, определить преимущества и слабые стороны свайных опор. Плюсы:

• себестоимость на 25-30% ниже, чем у ленточных конструкций;
• быстрые сроки возведения опорной конструкции;
• возможность строительства на большинстве типов грунта;
• высокий уровень устойчивости и долговечность;
• отсутствие земляных работ и использования насыпных нерудных материалов;
• выполнение работ в любое время года, даже при отрицательных температурах;
• способность выдерживать большие весовые нагрузки.

Несмотря на большое количество положительных качеств свайного фундамента, есть у этих конструкций и несколько недостатков:

• невозможность установки свай в каменистых и скальных грунтах;
• отсутствие подвальных помещений под зданием на свайном фундаменте;
• необходимость утепления свободного пространства под полом монтажа цокольной стенки.

При незнании требований к изготовлению свай, можно выбрать и купить материал низкого качества. Например, металлические винтовые изделия с тонкой стенкой трубы, плохо приваренными лопастями или конструкции, не отвечающей вашему типу грунта. Поэтому приобретение материала лучше доверить специалисту, который будет выполнять монтажные работы.

Варианты расположения свай и их виды

Сваи могут быть висячими или в виде стоек. В первом варианте нагрузка на окружающий грунт передается через трение о боковые стенки. Такие сваи характеризуются развитой боковой поверхностью по всей длине с множеством выступов, что обеспечивает хорошую несущую способность конструкции. Данный тип применяется для почв с высоким уровнем грунтовых вод или имеющих толстый слой слабого грунта, под которым располагается более прочный, но он все равно не способен удержать сваю-стойку.

Сваи-стойки передают нагрузку от сооружения непосредственно на прочный грунт, который располагается под слабым слоем. Элементы характеризуются гладкой поверхностью, за которую грунт не цепляется. Самым важным критерием для данного типа свай является широкое основание, которое воспринимает более 80% от общей нагрузки.

Полезный совет! Для многоэтажных и долговечных построек целесообразно выбирать сваи-стойки ТИСЭ, имеющие значительное уширение в нижней части элемента, что позволяет исключить дальнейшую осадку.

Сваи в грунте могут располагаться по одному из способов:

• одиночному;
• ленточному;
• полосами;
• в виде куста;
• полем.

Различные варианты и виды свай

Первый способ выбирается под отдельно стоящую опору. В зависимости от особенностей рельефа свая может быть установлена наклонно. Ленточный способ предполагает размещение свай по всему периметру сооружения. Для строительства массивных многоэтажных конструкций используется установка свай в несколько рядов в виде полос.

Кустовое размещение предполагает установку элементов под несущими стенами и объектами с большой нагрузкой. Такой способ применяется для строительства навесов и сооружений с большим количеством колонн, которые удерживают кровлю. Для строения большого размера используется установка свай в шахматном порядке.

Выбор способа расположения свай зависит от проекта строительства. Элементы должны располагаться в углах и в местах пересечения простенков. Оптимальным считается расстояние между сваями в ростверке 2–3 м.

Плюсы свайно-ростверкового фундамента

Как и любое другое основание, рассматриваемый вид, имеет ряд особенностей, в том числе и преимуществ, а именно:

• Высокий уровень устойчивости, что является неотъемлемым требованием при возведении сооружения на подвижных и неустойчивых почвах. Возводимая конструкция останется неподвижной даже в случае землетрясений (когда происходит движение грунта).
• Максимальная нагрузка, которую может удержать рассматриваемый фундамент, составляет 5 тонн, этот показатель является рекордным по сравнению с аналогичной способностью других видов фундамента.
• Плюс ко всему такое основание является идеальным вариантом для строительства несложных сооружений, даже если они возводятся на достаточно сложных по своей структуре грунтах (к примеру, в гористой местности, где большую часть грунта составляют камни, меньшую – сыпучий слой).
• Возможность возводить фундамент на неровных поверхностях (склонах), благодаря использованию свай различной высоты.
• Такой вид считается дешевой разновидностью, что дает возможность изрядно сэкономить в процессе строительства.
• Невозможность воздействия на свайно-ростверковый фундамент вод из грунтов. К тому же поверхность основания никак не контактирует с грунтом, на котором он возведен, а значит, грызуны в данном случае не страшны.
• Возможно возведения без использования какой-либо сложной техники для строительства.
• Отсутствие необходимости проведения выравнивания грунта, чистки территории, на которой будет возводиться конструкция.

Как подготовиться к работе?

Закладка фундамента – ответственный процесс, поскольку от выбора материала и качества монтажа зависит надежность и долговечность проектной конструкции.

С чего начать?

Но, чтобы сэкономить, можно использовать справочную информацию и самостоятельно провести исследование грунта и глубины подземных источников на участке.

Что нужно знать перед проектированием?

Для расчетов железобетонного свайно-ленточного фундамента необходимо знать:

• тип грунта;

• степень пучения почвы;
• точку промерзания;
• залегание поземных источников;
• несущую способность грунта;
• перепады высот на участке;
• климатические условия для региона (количество осадков).

Перед расчетами фундамента необходимо подобрать количество свай. Как правило, опоры устанавливают по углам здания и в местах, где будут пересекаться простенки в доме по проекту.

Приблизительное расстояние между опорами 1,5–3 м. Площадь сечения свай выбирается экспериментальным путем, исходя из несущей способности грунта.

Для выбора параметров рекомендуется воспользоваться справочными данными:

Диаметр буронабивных свай, см	100	150	200	250	300
Площадь основания, см2	79	177	314	490	707
Тип грунта	Несущая способность
Песок крупной фракции	325	701	1350	2050	2350
Песок средней фракции	235	530	942	1472	2120
Мелкий песок, перенасыщенный влагой	197	530	748	1226	1775
Твердая глина	353	795	1413	2208	3180
Пластичная глина	197	353	628	980	1413
Крупнообломочные породы	432	1315	2168	3238	5650

Расчет опор и ростверка

Чтобы заложить надежный фундамент, необходимо провести ряд обязательных предварительных расчетов:

1. Определить суммарные нагрузки с учетом веса стен, перекрытий, кровли, снежного настила и т.п.

2. Найти необходимую опорную площадь, зная вес конструкции и коэффициент надежности. Формула для расчета: S опоры = (М * 1,4)/Н, где:
   • М – суммарная масса сооружения (из п.1),
3. Н – несущая способность грунта (справочная информация),
4. 1,4 – коэффициент надежности.
5. Рассчитать суммарную площадь сечения свай, учитывая их количество.
6. Сравнить результаты вычислений п. 2 и 3.

Если площадь сечения свай больше опорной площади, то выбранные параметры подходят, если меньше – необходимо увеличить площадь опор. Иногда целесообразно увеличить количество столбов (алгоритм расчета не поменяется).

Длину опор выбирают с учетом глубины промерзания грунта. Как правило, железобетонная конструкция должна упираться в твердый несущий слой. Для большинства российских регионов точка промерзания находится на глубине 1,5 м. К этому значению необходимо не забыть добавить высоту цоколя.

Ширина ростверка выбирается таким образом, чтобы это значение превосходило или было равным толщены цоколя или несущих стен.

Необходимые инструменты и материалы

Для строительства свайно-ростверкового фундамента понадобятся такие инструменты и материалы:

• ручной бур или электрическая установка для устройства шурфов;
• смесь для бетонного раствора: песок, щебень, цемент, вода;
• щебень средней фракции для устройства дренажной подушки под ростверк;
• бентонитовый раствор для обмазки стенок скважины;
• листы рубероида для гидроизоляции свай;
• листовой гидроизоляционный материал для ростверка;
• пенополиуретановый утеплитель;
• металлическая арматура для армирования верхней и нижней части фундамента;
• доски, брусья, гвозди и шурупы для изготовления опалубки;
• колышки, лески для разметки участка.