Виды свайных фундаментов и классификация всех типов свай

С давних пор на территории, которая часто подвергалась затоплению, люди возводили дома на сваях, вбитых в землю. Сваи изготавливали из бревен и загонялись вручную в почву – подобный процесс хоть и отнимал у застройщиков много сил и времени, но позволял, тем не менее, приподнять на метр-два дом и спасти от воды имущество.

Типы свайных фундаментов:

  1. Из одиночных свай. Применяют для отдельных опор-колонн. Могут использоваться для оград или объектов небольшого размера.
  2. Фундамент – свайный куст. Несколько опор, на которых стоит конструкция. Разновидности свайного куста:

    кустовой – три сваи – треугольником, четыре – квадратом, пять – квадрат с центральной опорой, расстояние между ними от 2,5 до 3,5 диаметров свай;

    ленточный – забивка в одну или две линии, расстояние между опорами более трех поперечных размеров (или диаметров);

    сплошное поле – сваи забиты рядами и образуют сплошное поле с расстояниями от 3 до 6 диаметров.

Машины и оборудование для изготовления буронабивных свай.

При изготовлении буронабивных свай применяют вращательное, ударно-канатное и грейферное бурение.

Буровые машины вращательного бурения работают циклично с периодическим выбуриванием порции грунта из скважин и разгрузкой шнека от грунта. Скорость бурения – 0,4–1,3 м/мин.

Шнековые бурильные установки (СО-2, БУК-600 и др.) – это навесное оборудование к кранам и экскаваторам. У установки СО-2 на мачте копрового типа размещен электропривод вместе со шнековой буровой колонной. Во время бурения скважины привод и колонна перемещаются вдоль направляющих мачты.

Ударно-канатные бурильные установки для устройства буронабивных свай применяются редко.

При бурении скважин широко используют машины с ковшовыми бурами. Рабочим органом этих машин является ковшовая буроцилиндрическая емкость, снабженная в нижней части откидным днищем. Базовыми машинами для этих буровых установок являются гусеничные и дизель-электрические краны. Рабочий орган подвешивается на грузовом канате главной лебедки. Ковшовый бур с электроприводом крепится к стабилизатору, соединенному со штангой.

Для устройства свай с уширениями применяют следующие уширители: уплотняющие, пантографные, грейферные и др. Наиболее распространенными являются уширители пантографного типа.

За последние 15–20 лет получили широкое распространение буронабивные сваи большого диаметра (d > 800 мм), Для изготовления таких свай используют различные буровые установки отечественного и зарубежного изготовления. Наибольшее применение получили установки БСО-1, СО-1200/2000, УРП-1, МБС-1,7 и др.

Из зарубежного бурового оборудования получают применение установки французской фирмы «Беното» и японской «Като». Они позволяют проходить скважины и бетонировать сваи с использованием обсадных труб, извлекаемых из скважины в процессе бетонирования.

Устройство свайных ростверков. Технология устройства ростверка зависит от его конструкции и типа свай. По конструктивному решению ростверки бывают: монолитными, сборными и сборно-монолитными. Сопряжение свайного ростверка со сваями бывает свободно опирающимся и жестким. Свободное опирание принимают для центрально нагруженных свай. Жесткое сопряжение свай и ростверка предусматривается в следующих случаях: стволы свай располагаются в слабых грунтах, нагрузка приложена с эксцентриситетом при действии на сваи горизонтальных и выдергивающих нагрузок, а также динамических воздействий.

Машины и оборудование для изготовления буронабивных свай.

Работы по устройству ростверков начинают со срезки голов свай. Срезку производят с помощью пневматических отбойных молотков,

гидроразрушителями или огневым способом. Наиболее эффективно срезку делать с помощью специальных установок, усилие в которых создается гидродомкратом (рис. 3).

Рис. 3. Схема устройства для срезки головок свай: 1 – свая; 2 – зубья; 3 – рама; 4 – поршень; 5 – гидродомкрат; 6 – станина

Читайте также:  Выбираем фундамент дома. Типы фундаментов

Установка состоит из жесткой замкнутой станины, подвижной рамы, съемных зубьев и гидродомкрата. Установку приподнимают краном и устанавливают на сваю. После включения насоса гидродомкратом передвигают подвижную раму по станине. При этом зубья врезаются в бетон головы сваи и разрушают его. Продольную арматуру сваи срезают автогеном или оставляют для заделки ростверка. До начала бетонирования ростверка должны быть срублены головы свай (если в этом есть необходимость), а также промыты головы свай от грязи и шлака. Ростверк бетонируют в деревянной или инвентарной опалубке. Бетонную смесь следует укладывать горизонтальными слоями равномерно по всей площади ростверка.

Элементы сборного железобетонного ростверка устанавливают на выравнивающую подсыпку из песка или шлака. Если ростверк монтируют над поверхностью земли, то для точной установки оголовков сборных ростверков следует применять инвентарные металлические рамки, предварительно монтируемые на головы свай по геодезическим отметкам. При устройстве сборных ростверков необходимо, чтобы оси забитых свай имели отклонение в плане не более ±5 см, а по вертикали уровни голов свай отклонялись не более чем на ±1 см.

Жесткое сопряжение свай по сборным ростверкам должно обеспечиваться замоноличиванием свай в отверстия, предусмотренные в ростверке (рис. 4). В этом случае голову сваи разбивают, арматуру пропускают в пирамидальное отверстие ростверка, которое заполняют бетонной смесью.

Рис. 4. Сопряжение сборного ростверка со сваей: 1 – свая; 2 – сборный ростверк; 3 – арматурные выпуски из сваи; 4 – монолитный бетон; 5 – отверстие в ростверке

Монтаж конструкций сборного железобетонного ростверка должен производиться только после достижения бетоном замоноличивания оголовков не менее 70 % проектной прочности в летнее время и 100 % — в зимнее время. Замоноличивание оголовков в зимнее время при отрицательных температурах воздуха должно осуществляться бетоном с обязательным электроподогревом или применением бетона с добавками.

Просмотров: 652

Пошаговая инструкция по монтажу

Технология установки винтовых свай предусматривает проведение подготовительных работ, в процессе которых на местности проводят анализ грунта. На основании результатов подбирают размер конусных опор и рассчитывают их количество. Также проводят разметку площадки с отметкой вехами мест, где планируется погружение. Сами винтовые стержни необходимо обработать антикоррозийным средством или грунтовкой и отметить уровень их погружения.

Помните, что строительство фундамента, а именно заворачивание свай, принято начинать с угловой вехи, находящейся на самой верхней точке рельефа. Далее приступают к монтажу угловых стержней, а затем размещают остальные опоры согласно заданному шагу.

Пошаговая инструкция по монтажу

Ручная установка

На месте отметки специальной дрелью (буром) просверливают отверстия требуемого диаметра. Этот процесс необязательно проводить дрелью, а лунки можно проделать обычной лопатой. В отверстия ставятся сваи, замеряется вертикальность их установки и осуществляется закручивание до необходимого уровня.

Подготовка ямы для опоры

Для закрутки сваи понадобится использование металлического стержня или лома, которые вставляют в технологические отверстия несущего элемента, а уже на них надевают усиленные трубы соответствующего диаметра – эту конструкцию и будут вращать. Ручную закрутку проводят по часовой стрелке до необходимого заглубления сваи. Обычно вращение проводят вдвоем, а еще один человек контролирует при помощи уровня вертикальность стержня.

Пошаговая инструкция по монтажу

Заглубление опоры

Когда все элементы установлены, их необходимо выровнять по высоте, обрезая на уровне отметки, определенной оптическим дальномером или натянутой проволокой. Основа дома должна быть надежной, поэтому сваи усиливают путем заливки бетонного раствора, после застывания которого, необходимо приварить оголовники. Швы, оставленные сварочным аппаратом, обрабатывают антикоррозийным составом.

Усиление бетонным раствором

Монтаж винтовых свай своими руками отнимает не так уж и много времени, а на установку каждого отдельного элемента потребуется менее получаса. Обратите внимание, что заглубляют опоры не менее чем на полтора метра – это средняя отметка промерзания грунта. Если не придерживаться такого правила, сваи будут подвижными во время замерзания и оттаивания почвы.

Пошаговая инструкция по монтажу

Механическая установка

Для такого рода монтажа потребуется машина с гидровращателями для крупнокалиберных свай, располагающимися на экскаваторе или грузовом автомобиле. Опоры среднего и малого диаметра лучше устанавливать сваекрутом – это специальное компактное приспособление.

Читайте также:  Виды фундаментов применяемые в строительстве

Погружение винтовой опоры осуществляется гидравлическими двигателями, работающими в разных мощностных режимах. Оба типа устройств оперативно ставят сваи на место, при этом глубина выверяется очень тщательно, а специальные центрователи или бортовые компьютеры следят за углом наклона и обеспечивают перпендикулярное вхождение сваи.

Механический монтаж винтовых опор

Пошаговая инструкция по монтажу

Сваю помещают на специальные посадочные места на оборудовании и обеспечивают их фиксацию. Механическое устройство выставляет опору в намеченной точке и заглубляет ее до требуемого уровня. Далее с винтового конуса снимают держатели и проводят его окончательную обработку:

  • заливают бетоном;
  • приваривают оголовники;
  • обрабатывают швы.

От каждого этапа зависит, какой будет готовая основа дома, поэтому пренебрегать инструкцией во время строительства фундамента категорически не рекомендуется.

Висячие сваи — расчет несущей способности

Многие строители сталкиваются с проблемами неустойчивых грунтов на участках строительства. Это представляет ряд трудностей при возведении фундамента. На выручку приходят висячие сваи, которые удерживаются в почве благодаря силам трения своих боковых поверхностей о грунт.

Сила трения сваи и ее длина компенсируют отсутствие опоры под сваей. Таким образом, даже на слабых и неустойчивых грунтах можно создать фундамент, опирающийся на висячие сваи. Существует разделение подобных свай на две основные категории — сваи висячие и сваи-стойки. Несмотря на внешнюю схожесть, принцип работы этих двух конструкций принципиально различен.

Свая-стойка

Основное отличие сваи-стойки от рассмотренной нами висячей сваи состоит в том, что она своим острием опирается на твердый грунт. Более того, свая может быть утоплена в твердый грунт на некоторую глубину.

Длина сваи-стойки может составлять более 20 м. Такие сваи не ведут к осадке здания, поэтому они массово используются в промышленном строительстве, для прокладки трубопроводов, а также в районах с неустойчивой сейсмической активностью.

Расчет висячей сваи

При расчете висячей сваи в учет принимается плотность материала, из которого она изготовлена, ее рабочая длина, а также характеристики грунта.

Длина свай зависит от следующих параметров:

  • Нагрузка. Чем больше проектная нагрузка здания, тем большей длиной должна обладать висячая свая.
  • Влияние состава грунта. На рыхлых, слабых и болотистых грунтах используются опоры большей длины.
  • Иногда возникает потребность применения висячих составных свай. Это может произойти в случае недостаточной длины готовых свай или чрезмерно подвижном грунте на участке.
Висячие сваи — расчет несущей способности

Поскольку висячая свая имеет недостаточную опору о грунт, предпринимались попытки повышения эффективности свайного фундамента:

  • Увеличение длины свай. Это сопряжено с завышенными расходами материалов и с увеличением себестоимости основания. Сюда же добавляется использование крупногабаритной подъемной техники.
  • Использование свай, имеющих больший диаметр. Несущая способность висячей сваи, при этом, увеличивается. Это также приведет к перерасходу стройматериалов. Кроме того, широкую сваю гораздо труднее забить или вдавить в грунт.
  • Более частое размещение свай, называемое кустистостью. В некоторых конкретных случаях это оправдано, а в некоторых доказано совершенно обратное. Учитывайте, что количество используемых опор ведет к удорожанию строительных работ.
  • Расширение конца сваи, контактирующей с нижней частью грунта. За счет этого свая дополнительно опирается на грунт. Однако возникают неудобства по введению опоры в грунт. Висячие забивные сваитаким способом использовать не выйдет, ведь наличие острого наконечника обязательно при забивных работах.

Буронабивные висячие сваи на готовом фундаменте

Бывают ситуации, когда уже стоящий фундамент необходимо укрепить. Можно использовать технологию буронабивных висячих свай. Непосредственно в фундаменте или вплотную к нему, на расстояниях около 2 метров между собой, в грунте бурятся отверстия. Их глубина должна превышать глубину залегания основных свай (при наличии свайного фундамента) на 1-2,5 м. Внимание обращается на то, чтобы пробуренные отверстия находились в межсвайных промежутках или рядом со старыми сваями.

Читайте также:  Нужно ли засыпать песок под дом на свайном фундаменте

При наличии плитного фундамента бурение производится по всему периметру плиты, сквозь саму плиту. Поскольку фундаментная плита находится внизу цокольного этажа или в подвале, то все работы производятся именно там.

Затем производится уплотнение грунта под действием высокого давления. В подготовленные шахты закачивается бетонный раствор. Рекомендуется использовать бетононасос, так как он способен обеспечить необходимое давление бетонной смеси. Так производится укрепление готового фундамента любого типа.

Преимущества такого метода:

  • Без сложных и затратных земляных работ удается создать свайный фундамент буронабивного типа. Используется только бурильная установка и бетононасос.
  • Благодаря уплотненному под высоким давлением грунту значительно увеличивается сила трения между свайным телом и почвой. В отличие от обычной забивной сваи, это позволяет создать опору, которая будет удерживаться в грунте гораздо надежнее.
  • Подобная технология дает возможность укрепления уже готового фундамента в случае его разрушения или проседания.

Выполнить своими руками монтаж висячих свай такого типа очень сложно, тем более, если не иметь специальной техники. В этом состоит единственный минус такой технологии. Несмотря на это, арендовать подобную технику можно без проблем, ведь качественный фундамент очень важен для всего строения.

Конструкция ростверка для фундамента на сваях

Схема расчета количества свай.

Свайный фундамент с ростверком наделят конструкцию надежностью и долговечностью, придадут ей жесткость. Возвести ростверк можно из сборных железобетонных элементов или залить монолитный фундамент. Свайный фундамент с монолитным ростверком – наиболее выгодное решение при самостоятельном строительстве, поскольку заливка бетона менее трудоемкая, нежели установка тяжелых железобетонных блоков.

При выборке грунта под устройство ростверка является обязательным выполнение ряда условий: во-первых, поверхность траншеи должна размещаться строго горизонтально, во-вторых, после изготовления буронабивных свай глубина заложения должна быть более 200-300 мм от поверхности земли. При толщине бетонного слоя в 400-500 мм можно выполнять армирование и привязываться к сваям. После подготовки траншеи по периметру фундамента при помощи садового бура изготавливаются шурфы с сечением 120-150 мм на глубину ниже точки промерзания грунта, но не менее, чем на 500 мм. Шаг свай определяется в 2-3 м. Основание шурфа расширьте до 25-35 см в диаметре от нижней отметки на высоту 30 см, насыпьте песок слоем не менее 50 мм и утрамбуйте. В отверстие вставьте оболочку из пергамина или рубероида по толщине сваи, установите арматурный каркас и залейте бетоном. Армирование свай выполняется с выпуском арматуры 400-500 мм.

Специалисты рекомендуют использовать готовый бетон, однако он может быть приготовлен и самостоятельно. Песок и гравий должны быть без примесей земли и глины. Соотношение компонентов следующее: 70-55% гравия, 30-45% песка. Марка используемого цемента должна быть не ниже 300. Стоит помнить, что качество бетона повышается только до определенного количества цемента. Неоправданное увеличение нормы цемента снижает качество и прочность бетона. Для приготовления 1 м³ готовой бетонной смеси необходимо: песок (550 кг), цемент марки 400 (300 кг), щебень (1 350 кг). В раствор добавляется вода в объеме 70% от всей массы цемента. Если же гравий и песок находятся в увлажненном состоянии, то количество воды уменьшают на 10%. При работе в холодное время года ускорить схватывание бетона можно использованием воды, подогретой до 40-50°С, летом же, наоборот, лучше использовать холодную водопроводную воду. Расход бетона и арматуры приведен в Таблице 1.