Надежное, быстрое и недорогое решение для фундамента — металлические забивные сваи

Сравнительная стоимость

К примеру, условный погонный метр железобетонной сваи с самым ходовым сечением 30х30 мм стоит от 10 €, а ценник погонного метра стальной трубы сопоставимым диаметром в 273 мм и толщиной стены 6 мм начинается от порядка 25 €.

Но если, взять строительство коттеджа не более двух этажей и площадью застройки примерно в 100 м2, то укрупненный расчет порядка стоимости для различных типов фундамента будет такой:

• свайно-ростверковый от 1800 €,
• блочный ленточный от 2100 €,
• монолитный ленточный от 2500 €,
• плитный (шведская плита) от 3100 €.

При данном расчете не учитываются различные условия строительства, такие как состав грунта на объекте строительства, объем строительства, удаленность от основных коммуникаций и т. д.

История появления винтовых свай

История винтовых свай насчитывает без малого два столетия. Переворот в области свайного фундаментостроения удалось совершить талантливому ирландскому инженеру Александру Митчеллу. В 1833 году он запатентовал «винтовые сваи Митчелла», которые можно было устанавливать в подвижных грунтах, таких как песчаное дно водоема или илистая отмель.

Первым крупным сооружением, возведенным на подобных сваях, стал маяк Maplin Sand, построенный в устье Темзы уже в 1838 году. Его фундамент представлял собой девять свай с винтовыми наконечниками диаметром 120 см, закрученных в грунт на глубину около 7 метров. В последующие годы под руководством Митчелла было возведено еще несколько маяков по всей территории Англии. Некоторые из них сохранились в неизменном виде до сегодняшних дней.

В середине XIX века с применением свай Митчелла были построены более чем 150 маяков в Северной Америке, волнорез в Портленде, эстакада и мосты в Бомбее, железная дорога в Бароде, пирс в Мадрасе и множество других важных объектов.

В России о винтовых сваях узнали лишь во второй половине XIX века. Русские инженеры быстро оценили все преимущества этого изобретения, особенно при работе в условиях вечной мерзлоты северных районов страны или слабых, заводненных грунтов прибрежных территорий. Очень скоро винтовые сваи стали широко применяться при строительстве инженерных сооружение военного назначения (рамно-винтовая опора для скоростного возведения фундаментов разборных мостов используется нашими военными до сих пор), а позднее и в гражданском строительстве.

Стальные винтовые сваи активно используются по всему миру и сегодня. К их помощи прибегают там, где необходима большая скорость возведения фундамента: при установке различного вида опор, развертывании насосных и буровых станций, прокладке трубопроводов, строительстве временных городков для рабочих и т.д. Наибольшим спросом данная продукция пользуется у нефте- и газодобывающих компаний, у военных и промышленных строителей, у компаний, выполняющих восстановительные работы.

Строительные организации, занимающиеся возведением жилых домов, в этом списке присутствуют, но далеко не на лидирующих позициях. Конечно же, фундаменты на винтовых сваях для зданий жилого назначения возводят, но в большинстве случаев речь идет о строительстве в труднодоступных районах либо районах со сложным грунтом, о ремонте проблемных фундаментов старых жилых домов, о закреплении построек на склонах.

Схема забивки свай

Расположение сваи определяется в ходе разработки проекта будущего строения. При этом каждый проект уникален, его разработке предшествует исследование местности (почвы, температурного режима, плотности застройки, наличия подземных коммуникаций, возможность подъезда техники и т.п.). Материал подготовлен для сайта www.moydomik.net

В частном и промышленном строительстве используются следующие схемы установки свай:

• свайный куст (в частном строительстве под колонны, в углах и т.п.);
• свайная лента (в частном строительстве и для линейных сооружений);
• свайное поле (в частном строительстве для очень больших и тяжелых домов, используется в основном в промышленном строительстве для многоэтажных домов).

Согласно СНиП сваи могут быть установлены по одной из трёх схем:

рядовая схема (а) установки свай. Является наиболее простой. Целесообразна для использования при наличии песчаного и гравелистого грунта. Использование данной схемы предполагает монтаж свай по очереди – от первой до последней.

Примечание. Обязательным условием для применения рядовой схемы является наличие несвязанных грунтов. В противном случае, может возникнуть усадка почвы.

секционная схема установки свай (б). Используется в случае необходимости создания свайного поля при наличии на участке плотной почвы. Специфика использования данной схемы состоит в том, что сначала забиваются сваи одной секции, затем пропускается ряд, формируется очередная секция. После того, как все секции будут обустроены, выполняется заполнение пропущенных рядов. Применение схемы позволяет исключить риск уплотнения почвы.

спиральная (в) и (г). Представлена двумя разновидностями. Первая предполагает начало работ с середины свайного куста, вторая с его краёв. Первый способ рекомендован для работы в плотной почве, второй – в нормальной. Использование спиральной схемы обеспечивает равномерное перераспределение нагрузки на почву, что в последствие исключит её подвижки.

Наличие схемы забивки свай (технологическая карта) позволяет организовать работу техники и строительной бригады, за счет чего достигается минимизация времени и средств, а все операции выполняются быстро и четко.

Схема забивки свай (технологическая карта)

Расчёты

Проектирование фундамента из набивных свай заключается в определении габаритных характеристик опор (диаметра и длины), их количества и шага размещения.

Важно: в частном строительстве преимущественно используются набивные сваи диаметром 200-300 мм, размещающиеся с шагом в 2-2.5 метра. При этом опоры обязательно должны присутствовать в местах соединения стен здания

Чтобы произвести необходимые расчеты нужно собрать действующие на фундамент нагрузки, которые состоят из массы самого здания, веса снежного покрова, силы давления ветра на постройку и полезных эксплуатационных нагрузок. Также осуществляется расчет несущей способности набивной сваи в грунте.

Масса здания определяется как совокупный вес всех конструктивных элементов строения: цокольного и междуэтажных перекрытий, стен и кровли. Расчеты осуществляются посредством умножения размеров (м2) конструкций на удельный вес стройматериалов, использующихся для их возведения. Нормативный удельный вес стройматериалов вы можете увидеть в нижеприведенной таблице.

Рис. 1.9: Таблица удельного веса конструктивных элементов здания

Для определения несущей способности набивной сваи необходимо знать характеристики грунта на строительной площадке, а конкретно – силу их сопротивления. В идеале на участке под застройку нужно проводить

геодезические испытания

, они позволяют максимально точно определить требуемые исходные данные, если вы лишены такой возможности – воспользуйтесь нормативными таблицами сопротивления разных видов грунтов.

Рис. 2.0 :

Нормативное сопротивление грунтов

Несущая способность набивной сваи определяется по формуле:

NS = Kpl*Rs*So + 0.8*P*Sg*H

, в которой:

• Kpl – коэффициент однородности почвы (усредненный – 0.7);
• Rs – сопротивление почвы под опорной подошвой сваи (вышеприведенная таблица);
• So – площадь опорной подошвы сваи, см2;
• 0.8 – коэффициент работы сваи в почве (усредненный – 0.8);
• P – периметр набивной опоры, см2;
• Sg – сопротивление почвы на боковых стенках сваи (при напластованиях разных видов грунтов выводится средняя величина их сопротивления);
• H – длина расположенного в грунте тела сваи.

Рис 2.1 :

Коэффициент однородности почвы

Рис 2.2 :

Коэффициент условий работы опоры в грунте

Важно: совокупные нагрузки на фундамент разделяются на полученную величину несущей способности набивной сваи. Таким образом определяется требуемое количество опор в фундаменте

Недостатки свайного основания

• При обустройстве фундамента на сваях необходимо продумать, как утеплить и отделать цокольный этаж.
• Если грунты на строительном участке набухающие или просадочные, характеристики устойчивости фундамента могут существенно снижаться.

Забивные сваи обвязыванные железобетонным ростверком

В случае необходимости придать конструкции большую прочность, используют сооружение свайного фундамента с ростверком. Такие основания можно разделить на:

• плитно-свайный тип;
• свайно-ленточный тип.

При устройстве этих двух типов оставляют некоторое пространство между землей и лентой. Выполняется засыпка слоя песка, щебенки или гравия под ленту.

Он не дает грунту (в случае пучения) упираться в ростверк. Кроме того, при наличии этого зазора ростверк не будет приподнимать фундамент вверх.

Такой же способ применяется и для плитного варианта свайного фундамента.

Достоинства и недостатки свайных фундаментов

Говоря о потенциале этих опорных сооружений глубокого заложения, следует прежде всего отметить их высокую пригодность для строительства зданий на слабых и проблемных грунтах, нужно лишь правильно выбрать разновидность, чтобы степень надёжности конструкции в конкретных условиях была максимальной.

Кроме этого «плюса», свайные фундаменты обладают целым рядом и других немаловажных общих достоинств:

• Сравнительно низкие временнЫе затраты на возведение.
  Обусловлены простотой исполнения (при наличии необходимого оборудования), не сравнимы со сроками строительства опорных конструкций плитного, ленточного типа.
• Малые объёмы земляных и бетонных работ.
  Нулевой цикл при строительстве частного дома ограничен планировкой площадки застройки, в рытье котлована чаще всего нет необходимости.
• Возможность самостоятельного сооружения некоторых вариантов конструкции.
• Экономичность – следствие двух предыдущих пунктов, касается малоэтажного частного домостроения.
• Малая осадка от эксплуатационных нагрузок, или отсутствие её как таковой. Правильность расчётов и отсутствие нарушений технологии подразумевается по умолчанию.
• Наличие разновидностей, возможных к возведению в любое время года.
• Долговечность.
  Зависит от материала изготовления свай, составляет 50-100 лет.

Есть у свайных фундаментов и недостатки – как общие для вида, так и индивидуальные для разновидностей:

• Невозможность возведения в скалистой местности.
• Стоимость проектно-изыскательских работ достаточно высока.
  Анализ грунта, компоновка свай, расчёты глубины их заложения для обеспечения требуемой несущей способности должны быть безошибочны и максимально точны.
• Использование металлических свай требует устройства антикоррозионной защиты опор, стойкой к механическим повреждениям.
• Работа сваебойной техники (копёр, вибропогружатель) может представлять опасность для целости близлежащих строений.
• Монтаж стержневых опор часто требует привлечения подъёмной техники (автокран) – это усложняет процесс и увеличивает затраты.
• Использование готовых свай, изготовленных кустарными способами и потому сравнительно дешёвых, не гарантирует их соответствия требованиям СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

Профессионалы предостерегают от возведения опорных конструкций свайного типа в обход положений СНиП. Возможно, выбранный подход и обеспечит соответствие фундамента большинству обязательных требований, но пренебрежение даже второстепенным, на первый взгляд, пунктом может обернуться проблемами с безопасностью эксплуатации строения.

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.

Формы и основные размеры стандартных изделий

В зависимости от заложенных в проекте решений используют разные типы свай.

• С — сплошные с круглым или квадратным сечением, внутренней ненапрягаемой арматурой. Составной вариант изготавливают с поперечным армированием ствола. Сечение (радиус) 200 мм длиной 3–6 метров.
• С — с предварительно напрягаемой арматурой, цельная. Длина зависит от поперечного сечения (сечение/длина): 200/от 3 до 6 м, 250 мм/4,5–6м, 300 мм/3–15м, 350 мм/8–20м, 400 мм/13–20м.
• С — составная с напрягаемой арматурой, диаметр 300, 350 или 400 мм, общая длина от 3 до 28 метров.
• СП — сечение квадратное, круглая полость внутри, диаметр 300 или 400 мм, длина 3–12 м.
• СК — цельное или составное изделие с ненапрягаемой арматурой, диаметр 400–1600 мм, длина 4–18м.
• СО — сваи-оболочки цельные или составные, диаметром 400–1600 мм, общей длины до 24 м.
• 1СД — колонны с поперечным разрезом квадратного сечения без полостей с двумя консолями. Располагают по крайним сторонам зданий. Сечение 200, 300 мм, Длина 5–7,5 м.
• 2СД – аналогичные по размерам, но предназначенные для средних осей зданий без внутренних несущих стен.
• СЦ – сплошные, цельные с напрягаемой арматурой в центре ствола. Сечение квадратное.

Приложения А.1 и А.2 ГОСТа 19804-2012 содержат полную информацию о том, какой тип пригоден для фундамента в зависимости от поверхностных и залегающих на глубине грунтов.

Плюсы и минусы

Фундамент из металлических забивных свай имеет множество преимуществ перед другими типами оснований:

1. Монтаж возможен при любой температуре, времени года и климате.
2. Металлические опоры не наносят вреда экологии, поэтому могут использоваться даже в заповедниках.
3. Опоры из металла устанавливаются в самых сложных почвах.

К другим плюсам фундамента из металла относят малый вес конструкции, возможность глубокой установки до 90 метров, длительная эксплуатация.

К минусам конструкции можно отнести подверженность коррозии. Металлическая свая может проржаветь и разрушиться, если нарушена технология установки, почва обладает высокой агрессивностью или покрытие опоры от коррозии не обладает необходимым качеством.

Плюсы и минусы

Фундамент из металлических забивных свай имеет множество преимуществ перед другими типами оснований:

1. Монтаж возможен при любой температуре, времени года и климате.
2. Металлические опоры не наносят вреда экологии, поэтому могут использоваться даже в заповедниках.
3. Опоры из металла устанавливаются в самых сложных почвах.

К другим плюсам фундамента из металла относят малый вес конструкции, возможность глубокой установки до 90 метров, длительная эксплуатация.

К минусам конструкции можно отнести подверженность коррозии. Металлическая свая может проржаветь и разрушиться, если нарушена технология установки, почва обладает высокой агрессивностью или покрытие опоры от коррозии не обладает необходимым качеством.

Плюсы свайных фундаментов под дом

Достоинствами такой конструкции становятся следующие свойства:

• Универсальность использования. Сваи подходят для большинства видов грунтов, отличаться будет лишь необходимые длина и сечение элементов. Их можно использовать и на болотистой местности, и при пучинистых основаниях, которые доставляют большое количество проблем строителям. Также сваи станут отличным вариантом при больших перепадах высот на участке.
• Еще один плюс свайных фундаментов — высокая надежность. При грамотном расчете и соблюдении технологии монтажа при эксплуатации не возникнет проблем.
• Малая трудоемкость. Нет необходимости в разработке грунта, отрывке котлованов или траншей. Набивные и буронабивные сваи изготавливаются прямо на строительной площадке, что снижает затраты на транспортировку и выгрузку материалов. Винтовые сваи сравнительно легкие и не требуют сложного монтажа. Самым невыгодным вариантом в плане трудоемкости станут забивные элементы.
• Высокая скорость работ. Этот плюс относится только к винтовым металлическим опорам под дом. При их установке нет необходимости выжидать время на твердение бетона. Сам процесс монтажа также не займет много времени.
• Низкая стоимость. Эффект особенно заметен при строительстве на грунтах с плохими характеристиками. Свайный фундамент под дом на болотистой местности позволит избежать необходимости производить замену грунта, понижать уровень вод в почве, устраивать дренаж и мощную гидроизоляцию.

Плюсы свайного фундамента помогают решить вопрос с возведением домов на сложных основаниях.

Классификация элементов конструкции и технология возведения

Типичный свайно-ростверковый фундамент.

Сваи — виды и особенности

По материалу изготовления различают железобетонные, деревянные и металлические сваи:

Деревянные используют в основном под постройку зданий из того же материала, часто это хозяйственные постройки, беседки, бани. Для возведения жилых помещений обычно обустраиваются более долговечные фундаменты. Установка может производится как одиночно, так и группами по 3-4 столба в связке для повышения прочности и несущей способности.

Металлические сваи могут быть забивными или винтовыми, но чаще встречается второй вариант. Винтовой свайный столб представляет собой металлическую трубу, погружной конец которой выполнен в виде конуса с винтовой лопастью для завинчивания. Конусовидный наконечник может быть литым или приварным. Литые сваи более надежны и долговечны, так как у них нет сварного шва, прочность которого снижена. Стальное изделие обязательно проходит процесс обработки антикоррозийным покрытием, а в процессе монтажа полость трубы заливают бетоном. Срок службы такого фундамента может достигать до 400 лет.

Железобетонные сваи изготавливают из армированного бетона, на предприятии (забивные) либо непосредственно на участке (набивные).

Железобетонные забивные сваи.

По методу установки сваи разделяют на несколько категорий:

1. Забивные. Установка производится при помощи специальной техники – сваебойных машин, вибропогружателей и оборудования, которое производит установку путем вдавливания столба в грунт. При использовании этого типа свайных столбов земляные работы могут не проводиться вообще, либо снимается только дерн.
2. Винтовые. Устанавливаются путем вкручивания, вручную при помощи кабестана, либо, в массовом строительстве, с использованием спецтехники.
3. Буронабивные. Монтаж представляет собой три этапа: бурение скважины, установка осадных труб с арматурой и бетонирование.

Ростверк — классификация и особенности

Один из вариантов ростверкового фундамента.

По материалу изготовления ростверки бывают:

• железобетонными заливными;
• деревянными;
• из готовых ЖБИ-изделий;
• металлическими.

По расположению относительно грунта:

• висячими (обустраиваются на некотором расстоянии от земли) ;
• мелкозаглубленными (погружаются в грунт на небольшую глубину);
• заглубленными (основательно погружаются в землю; выполняют не только связующие функции, но и участвуют в распределении нагрузок на грунт наравне со сваями).

Ростверковый каркас из бруса.

Чаще всего в строительстве используются висячие ростверки. Они приподнимают здание над землей, а монтаж отличается простотой и небольшой стоимостью.

Фундамент с заглубленным ростверком используют редко – по сути, он сам и его обустройство напоминает ленточный тип оснований, только укрепленный свайными столбами. Это значит, что процесс монтажа усложняется – рытье котлована, обустройство дренирующей песчаной подушки и т.д

Перед установкой свай проводятся подготовительные работы.

Этап 1 — Подготовительный

Включает в себя:

• геологические исследования;
• расчет последующих нагрузок и планировку расположения свай;
• составление проекта и необходимых чертежей.

Этап 2 — Подготовка территории

Разметка участка под свайный фундамент.

Включает в себя:

• очистка местности под постройку;
• снятие верхнего слоя почвы (при необходимости);
• разметка территории согласно планировке – отмечаются места расположения внутренних и внешних свай.

Этап 3 — Монтаж свай

Забивание железобетонной сваи в грунт.

Включает в себя:

-для забивных:

• установка столбов с помощью сваебойной техники;
• выравнивание надземной части столбов путем подрезания до нужного уровня.

-для буронабивных:

• бурение отверстий;
• установка труб и армирование;
• бетонирование.

Производство скважин

По способу образования участков под опорные конструкции фундаментов для последующего заполнения частей трамбовочной смесью или бетоном различают следующие методы:

• Вибрационное или механическое бурение и углубление, выполняемое под раствором из глины. В этом способе выполняется бурение скважин с защитой их обсадными трубами, с укреплением стенок при помощи раствора из глины или без него.
• Образование углубления с необходимыми параметрами при помощи взрыва.
• Пробивание отверстий необходимого диаметра при помощи лидер ной трубы, имеющей заглушенный нижний участок, цилиндрическими конструкциями, имеющими теряемый башмак или сердечниками, выполненными в виде конуса.

Металлические забивные сваи

Металлические забивные сваи изготавливаются из различных стальных профилей, стальных или чугунных труб, при обязательном условии толщины стенки от 3,5 мм, с конусовидным наконечником на конце.

Изготовленные промышленным способом металлические забивные сваи имеют диаметр от 159 до 630 мм. Как правило, исходным материалом для этих свай служат стандартные стальные или чугунные трубы, для которых изготавливаются конусообразные наконечники и два вида оголовников, один непосредственно для забивания, а второй для увеличения длины (составления).

Для непрочных грунтов на металлических сваях делают анкерные устройства либо в виде технологических вырезов и отверстий, либо в виде приваренных насадок. Для придания большей прочности, после погружения полость сваи заливают бетоном.

Хотя, металлические забивные сваи больших диаметров могут выполняться составной длиной до 90 метров, их, как правило, применяют для небольших и несложных металлокаркасных сооружений. А вот, металлические забивные сваи малых сечений, выполненные, как правило, в кустарных условиях и смонтированные при помощи подручных средств, широко применяются для малого коттеджного строительства.

Из чего изготавливают

Железобетонные сваи — популярный элемент в современном строительстве, который дает возможность выполнить множество задач и добиться желаемых характеристик конструкций.

Когда планируется строить небольшой объект, допустимо использовать цемент с низкой марочной прочностью — М100. ЖБИ характеризуются наиболее простыми свойствами: морозоустойчивость — 50, способность выдерживать давление водяного столба — 2 МПа. Преимущества раствора, приготовленного из цемента марочной прочностью М100: существенная скорость застывания, устойчивость к усадке грунта.

Чаще применяют материалы, обеспечивающие более высокую надежность конструкции. Например, М200-М500, морозоустойчивость изделий повышается до 150. Показатель влагостойкости составляет 6 и более.

Прочность ЖБИ позволяет обустраивать фундамент на существенной глубине. Благодаря этому свойству появляется возможность строить дома на подвижных, глинистых, пучинистых, заболоченных, слабых грунтах.