Проектирование фундаментов свайного типа для жилых домов

Буронабивной свайный фундамент

Буронабивное основание сооружается непосредственно на месте строительства путем заливки пробуренных скважин в грунте бетоном с предварительным армированием. К этому виду относится фундамент ТИСЭ, который на сегодня пользуется наибольшим спросом среди застройщиков. Он лучше других разновидностей работает в условиях морозного пучения, а крупные строительные компании Московской области дают на него даже пожизненную гарантию.

Рисунок 12. Внешний вид буронабивного основания типа ТИСЭ

Особенности

ЖБ фундамент типа ТИСЭ представляет собой конструкцию на основе буронабивных свай с полусферической подошвой в нижней части и железобетонным ростверком. Подобное конструктивное исполнение опор способствует увеличению их несущей способности, повышает устойчивость к воздействию сил морозного пучения. В большинстве случаев буронабивные сваи сооружаются ниже глубины промерзания грунта.

Рисунок 13. Конструкция фундамента ТИСЭ

Другие особенности буронабивного основания:

• Более низкая цена устройства по сравнению с традиционным ленточным фундаментом.
• Минимальный объем земляных работ – нужно подготовить только скважины с расширением в нижней части и снять верхний плодородный слой почвы.
• Универсальность – подходит для разных типов грунтов, за исключением болотистых, обводненных и илистых. На каменистых и скалистых почвах сооружение проблематично из-за сложности бурения скважин.

При выборе этого типа основания также следует учитывать, что он требует устройства широкой отмостки (как правило, не менее 1 м).

Устройство

Монтаж свайного фундамента по технологии ТИСЭ требует наличия специального бура – ТИСЭ-Ф, который имеет конструкцию раздвижной штанги с 2-мя рукоятками и режущими кромками. Опускают его на уровне расширения нижней части сваи.

Общая технология устройства:

1. Разметка расположения железобетонных опор.
2. Бурение скважин и подготовка расширений в нижней их части.
3. Изготовление и установка армирующего каркаса из рифленой арматуры диаметром 12-16 мм для буронабивных свай.
4. Гидроизоляция скважин путем расположения в них рулонного гидроизоляционного материала.
5. Заливка скважин бетоном с тщательным уплотнением для удаления воздуха из смеси.Рисунок 14. Последовательность устройства свай с полусферическим расширением в основании
6. Сборка опалубки для железобетонного ростверка.
7. Изготовление армирующего каркаса и его связка с арматурой свайных опор.
8. Бетонирование монолитной ленты.Фото 15. Бетонирование монолитной ленты поверх железобетонных свай

Бетонирование свайных опор и ростверка лучше выполнять одновременно, что позволит создать цельнолитую железобетонную конструкцию. Но в этом случае будет более затруднительным процесс уплотнения бетона в скважинах. Поэтому чаще изначально выполняется заливка свай, а после – выполняется сборка опалубки для ростверка, армирование и бетонирование ленты.

Подробно процесс устройства фундамента ТИСЭ рассмотрен в следующем видео:

Существуют и другие технологии сооружения свайных фундаментов, но их применяют гораздо реже. Так, для легких построек типа бань, гаражей, хозпостроек застройщики часто используют асбестоцементные трубы в качестве оболочки. Они погружаются в предварительно пробуренные скважины, в их внутреннюю полость устанавливается армирующий каркас и производится заливка бетоном.

Рисунок 16. Последовательность устройства свайного основания с применением асбестоцементных труб

Приложение 4 Характеристика некоторых видов сооружений для возведения фундаментов мостовых опор (Типаж Минстрансстроя)

Трубчатые дизель-молоты

Основные параметры молотов

Единица измерения

Типы дизельных молотов с водным охлаждением

С-995

С-998; С-9960

С-Дм-7; С-1047С

С-1048; С-1048С

СП-34

Масса ударной части (колебательная)

кг

1350

1300

2500

3500

500

Наибольшая энергия удара

кгс. м.

2350

3200

4380

8100

9000

Наибольшее число ударов

уд./мин

43

43

42

42

43

Полная масса молота (с
палкой)

кг

3000

3700

3000

8000

11300

Полная высота молота

мм.

3065

4335

4370

5145

5300

Строение полной массы
молота к массе ударной части

—

1,6

1,77

1,74

1,74

1,8

Строение нижней части
молота к массе ударной части

—

3,4

3,06

2,34

2,38

2,3

Показание вставляющей
энергии к массе ударной части

—

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

Максимальная длина
внутренней части

м

6

12

18

20

26

Максимальная масса
внутренней части

т

2,5

4

6

4

12

Правая часть таблицы 4

Основные параметры молотов

Единица измерения

Типы дизельных молотов с воздушным охладителем

С-458 УР-1-1200

С-839 УР-1-1800

С-349

С-484

С-374

Масса ударной части
(колебательная)

кг

1250

1300

2500

3300

5000

Наибольшая энергия удара

кгс. м

2250

3000

4360

6100

9000

Наибольшее число ударов

уд./мин

43

43

43

42

42

Полная масса молота (с
палкой)

кг

2300

3400

5700

7300

3000

Полная высота молота

мм.

3948

4765

4685

4800

4580

Строение полной массы
молота к массе ударной части

—

1,8

1,77

1,74

1,74

1,8

Строение нижней части
молота к массе ударной части

—

2,0

1,67

2,4

2,08

1,8

Показание вставляющей
энергии к массе ударной части

—

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

Максимальная длина
внутренней части

м

8

12

16

20

25

Максимальная масса
внутренней части

т

2,5

4

6

8

12

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.

Устройство свайного фундамента из забивных свай, основные различия и применение

Свайный забивной фундамент может быть изготовлен на любых конструкциях, описанных в подразделе 2. п. 1 этой статьи.

Названия они будут носить по названию использованной забивной сваи.

Забивные погружают в грунт на заданную расчетом глубину одним из способов:

• забивкой паровым, механическим или дизельным молотом;
• вибропогружением с помощью одного из нескольких разновидностей вибропогружателей;
• статическим вдавливанием, используя большую массу вдавливающей установки;
• комбинацией или попеременным использованием нескольких способов.

На оголовках устраивают ленточный или балочный решетчатый ростверк или ростверк в виде сплошной плиты.

2.1. Конструкции из бурозавинчивающихся свай

2.1.1.Бурозавинчивающиеся
сваи применяются в нескальных грунтах для устройства несущих или
комбинированных (несущих и ограждающих) фундаментных конструкций и
изготавливаются по патенту РФ «Способ возведения сваи в грунте»
(патент N 2073084).

2.1.2.
Бурозавинчивающаяся свая () состоит из металлической
трубы (1), крестообразного наконечника (2) и спиральной навивки (3),
обеспечивающих погружение сваи путем ее вращения в сочетании с вдавливанием.

2.1.3.
Металлические трубы, применяемые для изготовления бурозавинчивающихся свай,
могут иметь наружный диаметр от 100 до 800 мм и длину до 12 м. Толщина стенки
трубы должна быть не менее 6 мм и удовлетворять требованиям прочности и
долговечности.

Рис.
2.1. Схема бурозавинчивающейся сваи

2.1.4.
Крестообразный наконечник изготавливается ив двух металлических заостренных
пластин толщиной 8 мм, сваренных в виде креста между собой. В зависимости от
технологии устройства бурозавинчивающихся свай наконечник может быть съемным и
оставляемым в грунте после погружения сваи; до проектной отметки или же глухим,
приваренным к круглой пластине толщиной не менее 6 мм, закрывающей нижний конец
сваи. Угол заострения наконечника — 60°.

2.1.5.
Спиральная навивка представляет собой непрерывный металлический стержень
треугольного, квадратного или круглого сечения (например, арматуру) шириной в =
(0,04¸0,06) d,
приваренный к металлической трубе с шагом а = (0,5¸1,0) d, где d —
наружный диаметр трубы.

2.1.6. При
использовании съемного наконечника стенки бурозавинчивающейся сваи выполняют
роль инвентарных обсадных труб и технология устройства свай аналогична
технологии, применяемой при изготовлении буронабивных свай типа БСИ.

2.1.7. Основная
область применения фундаментных конструкций из бурозавинчивающихся свай —
строительство и реконструкция зданий и сооружений, вблизи существующих зданий и
сооружений, когда погружение забивных и вибропогружаемых свай может вызвать
недопустимые динамические воздействия на близлежащие здания и сооружения и их
основания, а устройство буронабивных свай — недопустимую разгрузку и
разрыхление грунтов при проходке скважин.

Приложение 7 Характеристика некоторых видов оборудования для возведения фундаментов мостовых опор (типаж Минтрансстроя)

Грейферы

Основные параметры	Ед. измерения	Одноканатный (ог-0,5-2)	Одноканатный (ог-0,75-2-2)	Одноканатный (ог-1-2)	Для сооружения стен грунта (проект Вс-1) (ЖГ-891)
1	2	3	4	5	6
Количество полостей	шт	2	2	2	2
Габариты
Высота	м3	0,5	0,75	1,0	1,0
Длина	км	1750	1960	2240	3160
Ширина	км	986	1120	1650	600
Высота	км	1860	2250	2660	4710
Масса	кг	1500	1680	1400	4500

Правая часть таблицы 7

Основные параметры	Ед. измерения	Принудительного заглубления МЫС 1,7 (проект 350/ ШГ 380)	Одноканатный ударный 7015-17	Пневмати- ческий (ГП-2)	Пневмати- ческий (КС-3)	Пневмати- ческий (КССУ/40)	Для извлечения валунов из оболочек 1,6 м
1	2	3	4	5	6	7	8
Количество полостей	шт	2	3	5	6	6	2
Габариты
Высота	м3	0,4	0,20	0,15	0,22	0,65	0,2
Длина	км	2225	1300	1230	1670	2500	1280
Ширина	км	606	1300	1230	1670	2500	1280
Высота	км	3100	2500	1500	1800	3600	4000
Масса	кг	2600	2000	500	640	3000	3200

Для чего нужен фундамент

Главная задача фундаментной основы для любого сооружения, это его укрепление и прочность. Дело в том, что участки для строительства не всегда имеют геологическую устойчивость, поэтому требуется делать основу, которая позволит удерживать все сооружение не давая ему разрушиться. Основываясь такими критериями в строительстве применяются свайные фундаменты, которые гарантируют надежность, а именно устойчивость сооружения независимо от геологической нестабильности грунта.

Как определяется необходимость применения свайного фундамента

Изначально нужно отметить, что свайный фундамент требуется на участках, которые имеют неустойчивую форму, к примеру, песчаный, глинистый грунт или галечную основу. Но следует сказать, что применение свайного фундамента должно в непременном порядке базироваться исключительно на основе таких аспектов

• инженерно-геологических и гидрогеологических исследований;
• изучения климатических условий местности, где будет производиться строительство;
• особенности проектируемого здания или сооружения;
• местного опытного строительства.

Также главным параметром считается и такой показатель, как наличие грунтовых вод. Ведь сваи, используемые для фундамента изготавливаются из металла, а соответственно наличие влажной среды может привести к их коррозии. Данное положение регламентировано требованиями СНиП II-28-73 «Защита строительных конструкций от коррозии». Также в учет должны приниматься и другие особенности участка, где планируется строительство. К примеру, имеются регионы, где грунт находится постоянно в мерзлом состоянии, поэтому целесообразным будет использование свайного фундамента, но необходимо в данной ситуации придерживаться требований СНиП II-18-76 «Основания и фундаменты зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах». То есть требуется непременно изучить руководство по проектированию свайных фундаментов.

Составление проекта свайного фундамента

После того, как были произведены все необходимые исследования, обозначено проектирование и устройство свайных фундаментов, то следующим этапом должно быть составление проекта. Он основывается на таких исходных данных:

• отчетность о произведенных инженерно-геологических исследованиях;
• генеральный план в масштабе 1:2000 или 1:5000;
• физико-механические характеристики исследуемого грунта;
• гидрогеологические условия площадки для строительства;
• лабораторные данные относительно химического состава грунтовых вод;
• сведения об сейсмологических проявлениях;
• результаты, полученные на основе пробного забивания свай;
• проект планировки строительной площадки;

• наличие подвального помещения или цокольного основания;
• данные о предполагаемых нагрузках на фундамент;
• расположение водопроводной системы, канализации, а также электрических кабелей;
• характеристики фундамента, где будет устанавливаться оборудование или возможные углубления.

На основе обрабатываемых данных, если строительство сооружения начинается, и какие-то параметры требуют корректировки, то их непременно нужно внести своевременно. Таким образом можно избежать в дальнейшем дефектов, которые могут возникнуть из-за недобросовестно выполненных работ. Также следует отметить, что анализ обозначенных данных позволит определить, какой должна быть укладка свайного фундамента. Ведь существует такие варианты установки свай:

1. Сплошное свайное поле – применяется в том случае, когда возводимое сооружение будет оказывать на грунт большую нагрузку.
2. Свайная лента – используется для поддержки несущих стен.
3. Свайный куст – обозначенная разновидность свайного фундамента допускается применять, когда здание или сооружение будет тяжеловесом. В данном случае предусматривается использование 3-х свай в одном основании.
4. Одиночные сваи – предназначаются для установки, как основа для поддержки одиночных опор.