Забивные сваи

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.

Что такое свайный фундамент ростверкового типа

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

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.

Отличие свайных и свайно-ростверковых фундаментов

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.

О монолитных ленточных фундаментах можно прочесть в этой статье.

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.

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)

Недостатки свайного фундамента

Не лишен свайный фундамент и некоторых недостатков, среди которых можно выделить наиболее значимые:

• Наиболее важным является усадка фундамента, из-за чего через некоторое время при неправильной установке может произойти перекос или разрушение здания. Обычно как уже говорилось, это происходит из-за неправильного монтажа свай, при котором сваи не достигли плотного грунта или повредились лопасти. Поэтому установку свай рекомендуется доверить специалистам, которые имеют большой стаж установки и неукоснительную репутацию.
• Установку свай нужно устанавливать только после анализа почвы на месте строительства. Для этого потребуется обратиться к геологам, поскольку выполнить это самостоятельно не представляется возможным. Качественный анализ позволит определить насколько долго выбранный тип фундамента может простоять.
• При выборе свай, необходимо выбирать только качественный материал, и только у проверенных производителей, поскольку на сегодняшний день очень много развелось мошенников.

Виды забивных свай

В основном при строительстве домов используют вот такие забивные сваи:

• Железобетонные. Часто используемые сваи. У таких свай несущая способность, к примеру, длинной 3 метра и сечением 150 на 150мм, доходит до 40 тонн. Их срок службы от 50 до 150 лет. Бывают такие характеристики свай:
• сваи с напрягаемой и ненапрягаемой арматурой;
• круглого, квадратного, таврового и полого сечения;
• призматические и цилиндрические;
• монолитные и сборные (составные);
• сваи с расширенной, окованной или полой пятой.
• Деревянные. Применяются в основном как фундамент для и каркасных домов и деревянных срубов. Деревянные сваи, производят из лиственницы дуба и кедра или из подобных твердых пород. Как правило, на нижний конец сваи устанавливают стальной наконечник. При правильной эксплуатации такой фундамент может прослужить не менее 50 лет.
• Стальные (винтовые сваи). Используются не так часто. Изготавливаются в основном из трубы, рельсы, швеллера и др. Срок службы около 50 лет.

Особенности деревянного забивного фундамента

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

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.

Забивной фундамент на деревянных сваях.

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. 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.

Достоинства и недостатки деревянного забивного фундамента

К достоинствам деревянных основания относят:

• экологичность;
• способность к восстановлению прежних свойств после некоторого давления;
• простоту монтажа;
• невысокую стоимость.

Оборудование для погружения ЖБ свай

Оборудование для забивки свай в грунт делится на навесное и базовое. Первый вариант используется как дополнение к подъемным кранам или схожей технике. Второй вариант – самостоятельные агрегаты.

Сваебойные машины

Сваебойная машина – техника, оборудованная гусеничным или колесным приводом. Перемещается по территории строительства с тягачом или без него. На базу смонтировано забивное устройство, состоящее из стрелы и мачты. Машина размещает сваю в вертикальном положении, поднимая ее. Ударный модуль может быть:

• дизельным;
• пневматическим;
• гидравлическим.

Он используется для разгона молота перед ударом по свае. В дизельном варианте ускорение придают выхлопные газы, образующиеся после взрыва топлива. Пневматический ускоритель нагнетает воздух в ресиверы и подает его потоком на молот. Гидравлический модуль работает от насосов, перекачивающих масло.

Строительные компании применяют для монтажа свай такие машины:

• СП-49;
• Junttan PM-20;
• УСА;
• БМ-811

СП-49 собирается на гусеничной платформе от трактора Т170, который отличается проходимостью по мягким грунтам. Работает со сваями длиной до 12 метров и 5 тонн. Junttan PM-20 за смену обрабатывает до шестидесяти опор. Поднимаемый вес – 3 тонны, длина сваи – до 14 метров. УСА построен на колесной базе, поэтому не требует прицепов для доставки на участок. Монтирует сваи до трех тонн и 12 метров. БМ-811 – универсальный аппарат, монтирующий сваи методом бурения и забивки.

Ударные молоты

Ударный молот – навесное или стационарное оборудование. Принцип его работы такой же, как и у сваебойной машины. Навеска делится на три группы:

• легкие;
• средние;
• тяжелые.

Первая группа имеет вес ударной части в 1250 кг. Используется для установки железобетонных опор до трех тонн. Поддерживаются металлические шпунтовые сваи. Вторая группа – вес до 2500 кг, третья – свыше 2500 кг. Молот размещается в трубчатых или штанговых держателях. Первый представляет собой металлическую трубу, внутри которой находится отбойник. Последний не сходит со своей траектории, т. к. направляется трубой. Штанговый держатель представляет собой два металлических стержня, которые расположены по сторонам от молота. Они выступают направляющими, удерживая его на петлях, благодаря которым и смещается отбойник. Штанговые опоры нуждаются в охлаждении, а трубчатые способны работать в течение суток.

Обратите внимание! Гидравлические молоты превосходят по мощности дизельные и пневматические

Копровые мачты

Копровые мачты представляют собой металлические стойки, на которые устанавливается навесное оборудование. Мачта также является навесным оборудованием и крепится к экскаваторам или подъемным кранам. По рельсам, находящимся на стойке, смещается рама, на которую крепится молот. Копровые мачты могут быть самоходными. Оборудуются приводным механизмом, который и передвигает раму. Предназначением мачты является доставка опор до места установки на строительной площадке. Благодаря высоте держателя свая выравнивается и выставляется в точку. Подъемным механизмом молот доставляется к торцу опоры. Чтобы прочность сваи не нарушалась при забивании, она центрируется копром.

Процесс изготовления

Сваи изготавливают на заводах, с соблюдением определенной технологии, контролируемой ГОСТ 19804-91. Некоторые умельцы делают железобетонные столбы самостоятельно, однако отклонение от правил в лучшем случае приведет к разрушению сваи в процессе погружения. В худшем – после того, как будет построено здание. Поэтому даже при самостоятельном изготовлении, если это так уж необходимо, следует руководствоваться все тем же ГОСТом. Хотя гораздо проще и быстрее приобрести готовую и заведомо качественную продукцию.

Сваи квадратного сечения

Наиболее востребованы в строительстве сваи в виде небольших квадратных столбов со стороной 150 мм или 200 мм и длиной 3, 4 и 5 метров. Процесс изготовления можно поделить на два этапа. Сначала на специальных станках натягиваются и фиксируются арматурные жилы для нескольких столбов. Все это делается в горизонтальной плоскости. Затем на дорожку с натянутой арматурой устанавливается оборудование, которое формирует вокруг металлического каркаса бетонную смесь нужной формы и размера.

Сваи круглого сечения

Железобетонные трубчатые сваи изготавливают с помощью специальных центрифуг в заводских условиях, либо на полигонах. Сваи, изготовленные при помощи центрифуги имеют ряд преимуществ:

• высокое качество;
• быстрое изготовление;
• небольшая масса;
• преимущество при транспортировании;
• при погружении имеется возможность наращивания сваи.

Стыковка секций фланцевая, при этом используется сварка стержней арматуры, с последующим скреплением в месте стыка с бетоном. При стыке арматуры с использованием сварочных работ, дополнительного расхода стали не требуется. Такой способ стыковки может использоваться при сборке сваи на стеллажах. Железобетонный или стальной башмак устанавливается в самом низу сваи. При стальном наконечнике, его внутренняя полость заполняется бетоном. В случае необходимости, в наконечнике предусматривается отверстие для подмывной трубы. Трубчатые сваи погружают с открытыми концами.

Типы и маркировка железобетонных забивных свай

Крупносерийное изготовление железобетонных забивных свай осуществляется по ГОСТу 19804-2012 «Сваи железобетонные заводского изготовления». Предприятия выпускают изделия нескольких типов для использования в различных условиях.

Тип «С», «СН» и «СЦ»

Это сваи без полости в теле, которые имеют квадратное сечение размером от 150х150 мм. Максимальная длина изделия зависит от размеров сечения. Забивные железобетонные сваи квадратного сечения изготавливаются методом заливки бетона на каркас, при этом у опор:

• тип «С» – каркас выполнен из ненапрягаемой арматуры с поперечным армированием ствола;
• тип «СН» – каркас с поперечным армированием изготавливается из напрягаемой арматуры;
• тип «СЦ» – каркас без поперечного армирования имеет напрягаемую арматуру в центре.

Если требуется опустить опоры на большую глубину, применяются составные конструкции. Составные железобетонные забивные сваи имеют закладные металлические детали для стыковки и надежного крепления, они маркируются ССВ (верх) и ССН (низ).

Цельные опоры квадратного сечения – наиболее распространенный тип забивных свай. Они могут использоваться практически на любых грунтах.

Тип  «СП»

Опоры данного типа имеют квадратное сечение и круглую полость в стержне. Такая конструкция позволяет уменьшить вес изделия. Для изготовления используется бетон класса прочности В22,5 (М300), каркас из обычной или напрягаемой арматуры (в последнем случае к маркировке добавляется литера «Н»).

Типы «СК» и «СО»

Это опоры круглого сечения, которые могут выпускаться с открытым или закрытым нижним концом. Наконечники из листовой стали упрощают погружение свай в грунт. Изготавливаются опоры путем заливки бетоном пространственных конструкций из арматуры.

Сваи «СК», диаметром от 400 до 800 мм, применяются так же, как и опоры квадратного сечения. Помимо обычных, выпускаются составные сваи, они снабжены специальными замковыми элементами из листовой стали для крепления между собой.

Сваи «СО» представляют собой тонкостенные оболочки диаметром до 1600 мм. После установки опоры полость внутри нее заливают бетоном. При маркировке железобетонных забивных свай «СО» с усиленным каркасом добавляют литеру «У».

Тип «СД»

Это сваи-колонны для строительства одноэтажных или двухэтажных построек. Они имеют квадратное сплошное сечение 200х200 или 300х300 мм и снабжены консолями, которые служат опорами для кровельных или фундаментных балок, перекрытия второго этажа.

Сваи маркируются в зависимости от конфигурации:

• «1СД» – двухконсольные, для установки по крайним осям постройки;
• «2СД» – для установки по средним осям постройки.

Сваи-колонны не подходят для применения на грунтах со слабой несущей способностью.

Методика углубления свай

Широкие географические диапазоны строительства, освоенные в современное время, позволяют говорить о нескольких методиках монтажа свайного фундамента. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки и отличается применяемой для этого спецтехникой. Среди многочисленных способов можно выделить 4 основных:

• ударный;
• вдавливание;
• вибровдавливание;
• лидерное бурение.

Ударный способ

Технология считается одной их наиболее распространённых. Используется как в промышленном, так и в частном строительствах.

Углубление сваи происходит путём амплитудных ударов молотом (копром).

В настоящее время существует широкий выбор машин для выполнения работ такого направления, различающихся своими характеристиками. Ознакомиться с некоторыми из них можно в таблице, размещённой ниже.

Забивка свай своими руками

Кроме этого, ударная технология – единственная в своем роде, которую можно использовать без применения спецтехники. Сделать простое устройство, которое будет выполнять удары по свае, не так сложно. Выглядит оно следующим образом:

1. Собирается тренога. Материал её изготовления не принципиален, это могут быть брёвна, трубы, брус.
2. На неё подвешивается 2 – 3 металлических или бетонных блока, выполняющих роль противовеса.
3. Тяжёлый стальной прямоугольник – молот. Одна его сторона должна быть ровной.
4. 2 троса перебрасываются через блоки и служат для поднятия металлической балки.

Методика проста, молот поднимается на максимальную высоту и фиксируется. Внизу устанавливается свая, которая растягивается в вертикальном положении. Трос, удерживающий балку, отпускается, груз в свободном падении ударяет сваю, которая, в свою очередь, входит в грунт. О том, как забить сваи своими руками, смотрите в этом видео:

Процедура повторяется до достижения нужного результата.

Вдавливание

Вдавливание свай — самый дорогой метод углубления

Такой способ углубления фундаментных свай считается одним из самых редких и дорогостоящих.

Его уникальность заключается в том, что применяется многотонная спецтехника, которая фиксирует элемент в замке, и, перенося на неё свой вес, втыкает её в грунт.

Преимущественно используется при относительной близости к другим строениям и во время реконструкций зданий, когда нет возможности воспользоваться другим видом свайной техники.

Вибровдавливание

Такая методика выполняется с использованием вибромолота. Пружинные агрегаты пользуются наибольшей популярностью, принцип их работы заключается в следующем. Осуществляется вращение валов с дисбалансом в свободном направлении. При этом, вибровозбудитель колеблется с определённой периодичностью. Достигнув минимального зазора между сваей и молотом, последний совершает удар по наконечнику, вгоняя изделие в грунт. О том, как происходит погружение свай этим способом, смотрите в этом интересном видео:

Уникальность машин заключается в том, что есть возможность регулировки силы удара вибромолота и соответствующего увеличения величины вдавливания опоры. При этом, необходимо соблюдать строгие требования, заключающиеся в том, чтобы вес молота был не менее чем в 2 раза меньше веса сваи.

Второй метод с использованием вибрации основан на взаимодействии со статическим пригрузом. Машина условно делится на 2 половины: задняя с генератором и двухбарабанной лебёдкой, а также передняя с направляющей стрелой и блоками, через которые проходит трос от молота к лебёдке. Находясь в рабочем положении, молот опускается вниз и соединяется со сваей, захватывая её в замок. При включении механизма скреплённые элементы опускаются вниз под собственным весом и воздействием вибропогружателя.

Лидерное бурение

Если грунт достаточно твёрдый и забивка свай ударным методом не принесёт результата, применяется лидерное бурение. Методика заключается в том, что на заранее определённых местах осуществляется бурение скважин, которые несколько уже в диаметре, чем сваи.

После чего в них с помощью копра вбиваются изделия, служащие основанием для фундамента.

Технология строительства

Фундамент на железобетонных сваях может быть устроен по нескольким методикам:

• Одиночные несвязанные сваи, предназначенные под опору отдельных элементов строения (балки, стены и т.п.)
• В виде рядов опор, идущих под наружными стенами и связанных между собой ростверками.
• В виде свайного поля, когда опоры равномерно располагаются по всей площади будущей застройки.

Макет фундамента на сваях ЖБ

Разметка фундамента

Чтобы получить надёжное и долговечное несущее основание, нужно правильно рассчитать нагрузку, которая будет действовать на него после постройки дома. Для этого высчитывается масса будущего здания, берутся объёмы каждого стройматериала (кирпич, доски, брусья, шифер и т.д.) и умножаются на их удельный вес, после чего все данные складываются. Полученную сумму следует увеличить на 10 – 15%: это вес внутренних и наружных отделочных материалов, мебели и бытовой техники.

Затем, в соответствии с типом грунта на участке вычисляется несущая способность фундамента. Эти данные можно взять из сводных таблиц строительных нормативов, в соответствии с которыми и рассчитывается необходимое количество свайных опор, а также их расположение.

Разметка территории обычно производится при помощи теодолита. Но, поскольку далеко не у каждого частного застройщика имеется этот прибор, и не всякий человек умеет им пользоваться, произвести разметку можно с помощью подручных инструментов.

Территория строительства очищается от растительности, крупных камней, пней и т.д. После этого, в соответствии с проектом берётся начальная точка отсчёта – один из углов здания. Чтобы дом на железобетонных сваях имел правильную прямоугольную форму, обе диагонали должны быть равной длины. Для этого используется теорема Пифагора из программы средней школы: a2 + b2 = c2: сумма квадратов длины и ширины здания равна квадрату диагонали. У прямоугольного здания обе диагонали должны быть равны. Если одна диагональ больше другой, значит, постройка имеет вид ромба.

Устройство фундамента на ЖБ сваях

Далее, по углам постройки устанавливаются доски-обноски, на которые натягиваются осевые линии: проволока или шпагат, повторяющие периметр здания. Вдоль этих линий производится разметка фундамента: через определённые промежутки в зависимости от необходимого количества свай лопатой делаются лидер-лунки. В этих места и будут устанавливаться сваи. После произведения разметки можно приступать к монтажу ж/б свай.

Заглубление свай

Если строительство производится на слабых, насыпных или болотистых грунтах, железобетонный фундамент должен заглубляться вплоть до прочных несущих слоёв. Чтобы определить глубину их залегания, производится бурение лидер-скважин. В случае, если строительный участок имеет высокий уровень грунтовых вод, сваи должны углубляться ниже уровня промерзания почвы. Для каждого региона этот показатель индивидуален.

Углубление забивных свай в грунт может производиться несколькими способами:

• Ударная технология – забиванием при помощи молота-копра.
• Вдавливанием тяжёлыми механизмами. Применяется в случаях, когда ударная техника недопустима из-за нахождения рядом ветхих построек и прочих ограничениях.
• Вибропогружением. Свая углубляется при помощи вибрационного воздействия специальными механизмами.
• Подмывом грунта. Рядом с забиваемой опорой производится бурение скважины, в которую под большим давлением подаётся вода, вымывающая грунт.

Установка ЖБ свай

Все перечисленные способы, кроме классического забивного типа, подразумевают применение дорогостоящей спецтехники. Это делает такие методики неприемлемыми в частном строительстве, так как непомерно повышает сметную стоимость всей постройки.

Для заглубления свай ударной технологией могут использоваться недорогие устройства – механические или ручные копры. Ручной молот-копр может быть изготовлен своими руками. Он состоит из станины-мачты с закреплённым на её вершине блоком. Через блок перекидывается прочный трос, на один конец которого крепится груз: бетонная или металлическая болванка. Другой конец троса служит для подъёма груза и сбрасывания его с высоты на установленную вертикально сваю. Для облегчения подъёма трос может накручиваться на барабан ручным или механическим приводом.

Используя технологию забивного свайного фундамента, можно с минимальными затратами сил, времени и финансов построить надёжное и долговечное основание, а в случае строительства на слабых или водонасыщенных грунтах данная методика часто является единственно возможной.