Устройство и монтаж свайного фундамента

Дата: 03-07-2015Просмотров: 1938Рейтинг: 51

Устройство свайного фундамента позволяет строить здания на проблемных грунтах, характеризующихся низкой прочностью, слабостью, пучинистостью, большой глубиной промерзания. Сваи обеспечивают надежность строения. Они передают нагрузки на более прочные слои грунта, которые расположены ниже проблемных зон.

Схема армирования бетонного пояса (ростверка).

Конструкция свай

Схема опалубки ленточного фундамента.

Сваи представляют собой длинные стержни, которые погружаются в грунт в готовом виде или изготовляются в самом грунте.

Они имеют заостренный конец. Его забивают в землю при помощи специальной техники. По способу погружения в грунт конструкции свай бывают различных видов:

Забивные сваи. Их погружение в грунт выполняется при помощи вибропогружателей.Бетонные и железобетонные набивные сваи.

Они создаются посредством бурения скважин и последующей заливки бетона.Буровые железобетонные сваи. Их создают при помощи установки бетонных элементов в пробуренную скважину.Винтовые — устанавливаются закручиванием в грунт. Конструкция их имеет форму сверла.

Конструкция свай различается по способу воздействия на грунт. Так, выделяют следующие виды:

висячие сваи, в которых передача нагрузки происходит посредством трения грунта о поверхность свай;сваи-стойки, принцип передачи нагрузки в них происходит на твердый грунт, который находится под толщей слабого грунта.

Армирование ростверка в зависимости от сейсмики.

Конструкция свай определяется принципами размещения в грунте. Так, сваи могут быть:

одиночными, которые выполняют роль отдельных стоек;объединенными в большие свайные ленты, которые располагаются по периметру и распределяют нагрузку равномерно;объединенными в свайные кусты, которые располагаются под колоннами несущих каркасных остовов сооружений.

Для их изготовления используются следующие материалы:

Железобетон. Железобетонные сваи можно изготавливать прямо на месте, если имеется соответствующая техника. Для выполнения таких свай применяют бетон марки М200.

Срок эксплуатации этих свай более 100 лет.Сталь. У таких свай много недостатков. Устанавливать их нужно при помощи крана.

Металл необходимо тщательно обрабатывать антикоррозийным покрытием. На изготовление таких свай уходит большой расход металла.Дерево. Сваи из дерева представляют собой ровные столбы длиной до 8 м и диаметром до 30 см.

Для свай используют породы твердых хвойных деревьев — сосны, пихты, ели, лиственницы. Деревянные сваи дешевле, чем стальные или железобетонные, но их применяют редко вследствие того, что дерево подвержено разрушению. При использовании препаратов для обработки древесины от разрушения этот способ тоже применяется.

Для загородного частного домостроения лучшим вариантом служат железобетонные сваи, имеющие сплошное сечение, стальные винтовые и бетонные набивные сваи. Наиболее приемлемым вариантом заглубления является буронабивной метод.

Вернуться к оглавлению

Из чего состоит конструкция фундамента? Свайный фундамент состоит из оболочек или свай и объединяющей их сверху балки или плиты, называемой ростверком. Ростверк воспринимает нагрузку от сооружения, расположенного над ним и распределяет ее между всеми сваями.

Вернуться к оглавлению

Существует большое количество различных конструкций свайных фундаментов. Различают виды свайных фундаментов, имеющие высокий или низкий ростверк.

У высокого ростверка подошва возвышается над поверхностью земли, а низкий ростверк выполняется заглубленным в грунт.

Конструкция фундамента, имеющего высокий ростверк, обладает существенными преимуществами перед заглубленным внутрь фундаментом с низким ростверком.

Преимущества фундаментов с высоким ростверком:

При одинаковой жесткости и несущей способности на их сооружение уходит меньше затрат труда и материалов.Не нужно выполнять земляные работы по устройству котлована в грунте.Вместо шпунтовых ограждений котлованов могут использоваться более дешевые перемычки разных конструкций.Вместо монолитных плит, которые бетонируют на месте, можно применять плиты из сборного железобетона.Оболочки и столбы используют более эффективно.Уменьшается размыв дна русла.

Винтовые сваи для различных типов домов.

По типу несущих элементов свайные фундаменты подразделяются на фундаменты из свай, оболочек и столбов. Можно создать фундаменты с наклонным расположением элементов. При этом по своей несущей способности и жесткости они будут равноценны фундаментам с заглубленной в грунт плитой.

Преимущества свайных фундаментов:

Их можно устраивать на слабых грунтах с низкой прочностью, большой глубиной промерзания, пучинистостью и сжимаемостью.Сваи передают нагрузки на более глубокие прочные слои грунта и тем самым обеспечивают строению прочность и долговечность.Многие конструкции свайных фундаментов могут быть смонтированы с сокращением объемов земляных и бетонных работ по сравнению с другими видами фундаментов.

Недостатки свайных фундаментов:

Их нельзя устанавливать в горизонтально-подвижных грунтах, а именно в просадочных и набухающих грунтах из-за их недостаточной устойчивости к опрокидыванию.

В таких условиях необходимо устройство железобетонного ростверка.При изготовлении свайных фундаментов появляются трудности с монтажом цоколя. При этом необходимо заполнять все пространство между имеющимися сваями.Требуется большое количество механизмов и трудозатрат. Относительно высокая стоимость строительства.

Вернуться к оглавлению

Технология строительства свайного фундамента предполагает бурения скважин, установку арматуры и заливку скважины бетон.

Вернуться к оглавлению

Материалы и инструменты:

железобетонные сваи;железобетонные балки для ростверка;арматурные прутья диаметром 6 мм;трубы из рубероида;стальная проволока;цемент, песок;ямобур;ручной бур;вибратор;строительный отвес;нивелир, водяной уровень.

Вернуться к оглавлению

Схема установки винтовых свай с подвижным кожухом.

Сначала выполняют бурение скважины ручным строительным буром.

Количество необходимых свайопределяют в зависимости от веса будущего здания. Конструкцию свай определяют в зависимости от нагрузок от перегородок, кровли, пола и эксплуатационных нагрузок. Максимальный диаметр применяемого ручного бура 300 мм.

Строители при бурении прикладывают минимальные усилия благодаря улучшенному расположению лопастей бура.

Длину штанги бура можно регулировать. Это позволяет выполнять скважины глубиной до 5 м. Можно применять бур, имеющий устройство для уширения нижнего участка скважины.

Так создается опорная пята для свай.

Это позволяет сократить количество свай и сэкономить бетон. Если необходимо выполнить скважины большего диаметра, то нужно прилагать довольно большие усилия. Для бурения таких скважин применяют моторизированные, электрические буры.

Например, электрический ямобур применяется для бурения скважин опор линий электропередач. При этом можно выполнить скважины глубиной до 4 м и диаметром до 1 м. Применяются также буровые машины на базе колесного трактора и грузовых машин.

Вернуться к оглавлению

Схема бурения скважин для свай.

Необходимо выполнить армирование и залить сваи бетоном.

После выполнения скважин необходимо изготовить трубы из рубероида, соответствующие диаметру скважины. Их длина должна на 200 мм превышать глубину скважины.

Затем верхнюю часть трубы выполняют из двух слоев рубероида и стягивают стальной проволокой. Так выполняют опалубку.

После этого трубу устанавливают в скважину. При этом если на дне скважины имеется вода, перед заливкой бетона ее нужно откачать.

Приступают к выполнению арматурного каркаса. Для этого нужно взять три вертикальных арматурных прутка диаметром 6 мм и скрепить их друг с другом поперечинами через каждые 500 мм.

Вертикальные стержни для соединения столбов с ростверком надо вывести выше заливаемых бетоном свай на высоту, которая соответствует высоте ростверка минус 3 см.

В пучинистых грунтах фундаментный ростверк должен находиться на сваях на высоте 200 мм от верха грунта. Для этого сваи делают выступающими из земли.

Во влагонасыщенных грунтах пучение может достигать 15 см.

Затем надо залить сваи бетоном.

После монтажа каркаса скважин укладывают бетон слоями по 60 см. Каждый слой уплотняют при помощи вибратора.

Вернуться к оглавлению

Опалубка для сваи.

Свайный ростверк может выполняться из сборных железобетонных балок или может быть монолитным.

Параметры ростверков, рекомендуемые для легких домов:

Высота ростверка — 300 мм.Ширина равна ширине цоколя. Если цоколь отсутствует, то ширина ростверка выполняется равной толщине несущих стен первого этажа (при этом она должна быть больше 400 мм).

Пересечение ростверка коммунальными трубопроводами не допускается.

Строительным отвесом проверяют, нет ли отклонения центров свайот строгого вертикального положения. После бетонирования или погружения свай в бетон отклонение не должно быть больше 5 см.

Выполняют монтаж сборных элементов ростверка. Их необходимо очень тщательно закрепить на оголовке свай.

В процессе заполнения бетоном полости набивной сваи, вертикально бетонируют Т-образный стержень арматуры.

Укладывают горизонтально на оголовок сваи другой стержень арматуры. Его длина соответствует ширине сваи с прикрепленными к ней с обеих сторон ограничителями в виде пластин. Их высота должна быть необходимой для закрепления сваи и элемента ростверка.

Схема гидроизоляции свайного фундамента.

Потом бетонируют монтажный стык, приваривают детали вертикального стержня к петлям ростверка. При этом используют стержни арматуры необходимой длины.

Если сборную балку ростверка заменяют на железобетонные перемычки, то нужно закрепить их между собой посредством сварки при помощи арматурных стержней и скрутить проволокой.

После монтажа ростверканеобходимо заполнить все швы и стыки цементным раствором или бетоном.

Перед строительством стен здания проверяют отметки верхней плоскости ростверка. Если это необходимо, цементным раствором выравнивают под один монтажный горизонт.

Выравнивание выполняют нивелиром или водяным уровнем.

Затем производят окончательную проверку горизонтальности плана и всех размеров ростверка. Для этого еще раз уточняют размеры всех его сторон и диагоналей.

При устройстве свайного фундамента необходимо, чтобы конструкция фундамента подходила к типу грунта и проекту строящегося здания, чтобы строительные материалы обладали высоким качеством, чтобы работы проводились профессионально с соблюдением строгой технологии.

В современном строительстве для зданий и сооружений возводят фундаментные основания самых различных конструкций.

Вид конструкции свайных фундаментов зависит от многих причин, таких как структура грунтового основания, уровень грунтовых вод, толщина промерзания почвы и нагрузка от веса строения.

На слабых грунтовых основаниях это, как правило, глинистые, торфяные и болотистые почвы, возводят свайный фундамент.

Виды свайных фундаментов

Свайный фундамент представляет собой объединение точечных опор, связанных элементами ростверка в единое фундаментное основание. Современные свайные фундаменты возводят на различных опорах. Рассмотрим самые распространённые виды свайного фундамента:

Деревянные сваи

Бревна для свай заостряют с одного конца

Деревянный свайный фундамент возводят обычно для небольших домов, хозяйственных построек. Свая представляет собой заострённое с одного конца бревно. Брёвна заготавливают из твёрдых хвойных пород деревьев.

Деревянные стойки вручную вбивают в почву до получения отказа. Если нужно сваю «посадить» ещё ниже, то после небольшого перерыва забивку возобновляют.

Верхушки брёвен обрезают в один уровень. Сваи связывают между собой брусом или толстыми досками, формируя тем самым свайный фундамент из деревянных столбов.

Брёвна перед установкой пропитывают антисептиками. Обработанные таким образом столбы простоят в земле десятки лет.

Железобетонные сваи

Железобетонные опоры изготавливают различной конфигурации в сечении: круглые, гранённые, спиральные.

Длина опор может достигать 12 м и более.Такие конструкции применяют на строительстве крупных промышленных и гражданских объектов.

Для их установки применяют копры, паровые молоты и другую специальную технику.

По положению в грунте железобетонные опоры различают на прямостоящие стойки и висячие сваи.

Прямостоящие стойки

Сваи забивают копром в строго вертикальном положении до уровня залегания твёрдого слоя почвы. При большой глубине погружения могут возникать большие силы трения поверхности опоры о грунт.

В результате возрастающего сопротивления слоёв почвы может произойти «отказ». То есть сопротивление сдавливаемых слоёв грунта становится равным ударным нагрузкам молота. При этом свая перестаёт погружаться.

Для преодоления этого явления сваю оставляют в покое на некоторое время. За этот срок усилия в слоях грунта перераспределаются и забивку опоры возобновляют.

Свайный фундаменты формируют обвязкой из железобетонных ригелей или устраивают ростверк в виде железобетонной плиты.

Висячие сваи

Своим названием опоры обязаны тому, что стойки не упираются в плотное основание, а как бы висят в слабых слоях почвы.

Нужный уровень несущей способности достигается за счёт боковых сил трения висячих конструкций о грунт.

Чтобы усилить сопротивление почвы, висячие сваи забивают под углом к горизонту.

В этом случае силы трения дополнительно увеличиваются за счёт вертикальной нагрузки от веса верхних слоёв почвы.

Свайный фундамент на висячих сваяхвоздвигают также, как и ростверк на обычных прямостоящих опорах.

Внешнюю поверхность висячих свай делают шероховатой для усиления сил трения о грунт, чтобы увеличить несущую способность стоек.

Буронабивные опоры

Буронабивные сваи делают с помощью обсадных труб

Сваи такого типа устанавливают с помощью обсадных труб. Обсадные каркасы изготавливают из стали и железобетона.

Для установки буронабивных опор в земле бурят скважины, в которые опускают обсадные трубы.

Затем внутри них помещают арматурные каркасы. После этого полости заливают бетоном.

Все работы осуществляются механизированным способом.

Существуют два вида обсадных конструкций это съёмные и несъёмные каркасы:

Съёмные обсадные каркасы

Обсадные съёмные каркасы делают из стальных труб. Перед установкой трубы смазывают внутри составом на основе меламиновых смол. После застывания бетона обсадную металлическую трубу вынимают из скважины.

Смазка обеспечивает беспрепятственный демонтаж стального каркаса.

Несъёмные обсадные трубы

Несъёмные каркасы изготавливают из железобетона. Установленные железобетонные трубы остаются в грунте после заливки арматуры и становятся частью буронабивных свай.

Буронабивные сваи с расширенной пятой

Известны три способа уширения пяты опоры:

трамбовка;резка грунта;взрывной метод.

Трамбовка

После установки обсадки внутрь опускают ударный механизм, который своим динамическим воздействием расширяет опорную площадку. Грунт уплотняется по сторонам скважины, формируя тем самым расширенное основание опоры. Пяту затем бетонируют.

Резка грунта

Специальное устройство ножом вырезает уширенное основание под сваей. Полученную площадку заливают бетонной смесью.

Взрывной метод

Взрывом формируют пяту внизу сваи в форме полусферы.

Такой способ стоит дорого и требует выполнения строгих мер по соблюдению безопасности взрывных работ.

Выемку заливают бетоном.

Преимуществом по сравнению с вышеописанными способами является экономия времени и труда, затраченных на этих работах.

Пята из бетона в виде опрокинутой полусферы по своей несущей способности гораздо мощней плоских бетонных площадок.

Винтовые сваи

Свайные фундаменты на винтовых опорах последнее время получили широкое распространение среди строителей. Винтовые сваи для фундамента применяют в слабых грунтах (болотистые, глинистые и торфяные почвы), на холмистой местности и лесистых участках. Подробнее о том, как закручивают винтовые сваи, смотрите в этом видео:

Опоры обладают такими преимуществами, как: быстрота монтажа, высокая экономичность, простота в установке в любых грунтах, кроме скалистых оснований.

Винтовые стойки свайного фундамента приобрели большую популярность в частном и гражданском строительстве.

Свайная опора состоит из нескольких металлических частей:

опорный ствол;наконечник;лопасти.

Опорный ствол

Опорная конструкция сваи представляет собой металлическую трубу. Диаметр винтовой сваи для свайного фундамента определяет область её применения, несущую нагрузку и рекомендуемый состав грунтового основания.

№Диаметр стволаНесущая нагрузкаГрунтовое основаниеОбласть применения157 мм800 кгПереувлажнённая почваЗаборы, лёгкие постройки289 мм1,4 тонныЗаболоченные, глинистые и торфяные почвыЗаборы, гаражи, пирсы, дачные домики3108 мм3,5 тонныВсе кроме каменистых грунтовТяжёлые заборы, бревенчатые дома4133 мм6 тоннВсе кроме каменистых грунтовКирпичные и монолитные дома

В данной таблице приведены стандартные заводские диаметры винтовых опор.

Наконечник

Наконечник ствола винтовой опоры изготавливают в виде литого или цельносварного конуса.

Литая форма наконечника наиболее прочная и надёжная конструкция.

Сварные конусы применяют на строительстве свайного фундамента на слабых неплотных основаниях.

Некачественный сварной наконечник при погружении в грунт может разойтись, вследствие чего свая придёт в негодность.

Для строительства небольших объектов и заборов применяют опоры со скошенным торцом. Нижний конец ствола срезают под углом 45 градусов. Отверстие заваривают металлом.

Лопасти

Величина винтовых лопастей прямо пропорциональна диаметру ствола опоры.

Обычно к стволу приваривают две лопасти. Иногда на стволе устанавливают три лопасти, что приведёт к появлению дополнительных усилий по ввинчиванию стойки в почву. В то же время значительно увеличится её несущая способность.

Перед установкой свайного фундамента кромки лопастей желательно заострить. Это облегчит прохождение плотных слоёв почвы.

Небольшие по размеру винтовые сваи устанавливают вручную. Опоры со стволами большого диаметра монтируют с помощью специальной техники.

Свайный фундамент на винтовых опорах может быть с ростверком из различных материалов.

Схема фундамента на сваях из винтовых опор представляет расположение связующих элементов ростверка из деревянного бруса, металлического профиля или из железобетонных балок.

Источники:

• moifundament.ru
• fundamentaya.ru