Свайный забивной железобетонный фундамент. Устройство буронабивных свай
В нынешнем строительном деле используют много самых разных изделий из железобетона. Это плиты, балки и панели и прочее. В этой статье речь пойдет о железобетонных свайных конструкциях, которые сейчас очень часто используются в строительстве фундаментных оснований.
Что такое сваи?
Это проверенные строительные изделия, которые дают возможность строить надежные фундаменты.
Эти изделия выпускают сейчас из самых разных материалов: металлические, асбестовые, бетонные и пр.
Поскольку свайные стволы предназначены для противодействия нагрузкам, которые оказываются на основании строения.
Они должны быть предельно надежными, прочными и способными справляться с любыми отрицательными факторами.
Разновидности ассортимента
Из жб материалов делают такие виды опорных стволов:
- монолитные внутри, которые погружаются в грунт без бурения скважин или рытья канав;
- пустотелые внутри, которые погружаются в предварительно пробуренную скважину;
- набивные, заливаемые в опалубку с высверленной скважиной.
Технические характеристики свай из железобетона
![](https://i2.wp.com/fundamentclub.ru/wp-content/uploads/2016/03/jb-cvai-dlia-fundamenta2.jpg)
Большинство параметров свайных стволов определяется маркой бетона, который используется при их изготовлении.
Например, марка бетона, характеризует прочность ствола. Цифры марки бетона показывают предельную прочность на сжатие.
В производстве жб свай используется бетон В7.5 и более высокого класса. Наименьшую прочность на сжатие определяют по этому сорту бетона.
Показатели морозоустойчивости и влагопрочности свай определяют по такому же способу. Они стоят в маркировочной табличке после букв «F» и «W». К примеру, у марки бетона В7,5 эти параметры равняются более чем 50 циклическим замораживаниям/оттаиванием (F50) и пределу давления в 2МПа воды (W2).
Массу железобетонных стволов определяет в первую очередь их объемы. И чем больше они, тем больше весовые показатели.
К положительным качествам железобетонных свай любого типа можно отнести:
- длительность службы (Если возведение фундамента произведено было без нарушения технологии, сваи прослужат больше 100 лет без ремонта);
- высокая прочность (Железобетонные сваи выдерживают массу даже многоэтажных панельных зданий);
- устойчивость(Ствол вбивается на глубину, что позволяет ей опереться на грунт большой несущей способности);
- возможность использования опор для строительства на сложном рельефе (Свайную часть фундаментной основы, можно сконструировать из опор разной длины.)
К минусам свай можно отнести только тяжесть продукции. Этот показатель делает часто малодоступной доставку и установку.
![](https://i0.wp.com/fundamentclub.ru/wp-content/uploads/2016/03/jb-cvai-dlia-fundamenta3.jpg)
Фундамент на сваях жб делают в той местности, где грунт является проблемным, а здание построить нужно. В местности с таким грунтом только железобетонные сваи обеспечат устойчивость постройки, передав нагрузку на устойчивые пласты.
Железобетонный свайный фундамент для блочного здания имеет много преимуществ перед другими типами оснований.
Если сравнить возведение столбчатого фундамента с другими, то устройство такого основания под дом из блоков куда технологичней.
Фундамент свайный полагает бурение скважин заданной величины, установки в них арматурных прутьев, заливки их бетоном.
Большим преимуществом такого способа является возможность выполнения скважин ручным буром.
Как сделать сваи для фундамента
![](https://i2.wp.com/fundamentclub.ru/wp-content/uploads/2016/03/jb-cvai-dlia-fundamenta4.jpg)
Фундаментное основание из железобетонных свай нетрудно сделать самим. Важно только выдерживать основные расчеты:
- размеры стволов;
- промежутки между стволами;
- параметры арматуры;
- марку бетона;
- частота укладки.
Бетонная смесь
![](https://i1.wp.com/fundamentclub.ru/wp-content/uploads/2016/03/jb-cvai-dlia-fundamenta5.jpg)
Свайный фундамент часто устанавливают в агрессивной среде. По этой причине бетон для них нужен прочный, устойчивый к «химии». Это свойство бетона влияет на долговечность сваи.
О марке бетона нужно посоветоваться со специалистами, которые после изучения грунта порекомендуют соответствующие добавки для повышения устойчивости.
Возможный состав бетона:
- цемента марки 7001 ч.;
- песка 1,5ч.;
- щебня 2,5 ч.;
- воды 0,5ч.
Лучше для свайного основания будет заказать промышленный бетон. Если же купить или доставить бетон на стройку невозможно, его готовят сами.
Подготовка места под фундамент
Перед началом установки свай готовится площадка:
- удаляют корни деревьев, верхний слой грунта;
- размечают расположение фундамента с помощью шнуров;
- определяют уровни стволов над поверхностью;
- размечают оси свай.
Бетонирование и армирование свай
После подготовки отверстий под сваи, из рубероидного материала сворачивают «трубы», которые должны соответствовать скважинам в охвате, а длина на 20-30 см более их глубины.
Вверху «трубу» нужно делать крепче, из 2-3 слоев рубероида, и стягивать прочной проволокой. Этот конец будет верхней опалубкой. Затем «трубу» аккуратно водят в скважину.
Если на дне есть немного воды, это нестрашно. Но когда вода заполняет четверть скважины, ее нужно откачать.
Если такую «трубу» не сделать, негативных последствий не избежать.
Опалубка
![](https://i0.wp.com/fundamentclub.ru/wp-content/uploads/2016/03/jb-cvai-dlia-fundamenta8.jpg)
Схватывание бетона происходит в первые сутки с момента приготовления смеси. И чтобы прочность была максимальной, крайне важно, сохранение в бетонной массе «цементного молочка». Оно не должно стечь в землю, ибо тогда не достичь заданной прочности бетона.
В случае промерзания грунтовой поверхности, пучащие силы будут воздействовать на шероховатую поверхность сваи сильнее, если она образовывалась без «трубы».
Когда скважины подготовлены, нужен будет каркас из арматуры. Для этой цели можно взять на каждый свайный ствол по 3 прута арматуры шестимиллиметрового диаметра. Их скрепляют поперечными перекладинами интервалом в 50-60 см.
Вертикальные прутья выводятся выше свай ниже высоты ростверка на 2-3 см.
После образования каркаса в скважине начинают подачу бетона по 4-сантиметровым слоям, и уплотнение их с помощью вибраторов.
Устройство ростверка
![](https://i0.wp.com/fundamentclub.ru/wp-content/uploads/2016/03/jb-cvai-dlia-fundamenta9.jpg)
Для устройства ростверка для легкого дома рекомендуют соблюдать такие параметры:
- высота – от 30 см;
- ширина равная ширине цоколя, а если его нет, ширина равна толщине стен 1-го этажа, но не менее 40 см.
Рассечение ростверка трубами недопустимо. Отклонение сваи от вертикали определяют отвесом. Оно не должно быть больше 5 см.
Во время сборки ростверка нужно внимательно закрепить элементы на оголовках свай. Если балку ростверка заменяют на несущие железобетонные перемычки, их закрепляют друг с другом сваркой с арматурными стержнями.
После сборки ростверка все швы и стыки наполняют цементным раствором или бетоном.
Ограничения в применении свайного основания
![](https://i1.wp.com/fundamentclub.ru/wp-content/uploads/2016/03/jb-cvai-dlia-fundamenta10.jpg)
У такого типа фундаментов есть и недостатки, вернее ограничения, которые препятствуют их применению.
Железобетонные основания не стоит применять в горизонтально неустойчивых грунтах, потому как здание не будет устойчивым к опрокидыванию.
При возведении такого фундамента возникают проблемы с цоколем.
Приходится заполнять пространство между сваями, как в столбчатом основании.
Это требует дополнительных затрат средств.
На видео продемонстрирована забивка жб свай ИЖ-3-38-С1 (С2) С-08 безопалубочного формования
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.
Конструкция свай
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.
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
Конструкция свайного фундамента
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
Свайные фундаменты виды
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.
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.
- 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.
- 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 . При этом необходимо заполнять все пространство между имеющимися сваями.
- Требуется большое количество механизмов и трудозатрат. Относительно высокая стоимость строительства.
Вернуться к оглавлению
Технология возведения свайного фундамента
Технология строительства свайного фундамента предполагает бурения скважин, установку арматуры и заливку скважины бетон.
Вернуться к оглавлению
Устройство фундамента
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
Бурение скважины
Сначала выполняют бурение скважины ручным строительным буром. определяют 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
Армирование и бетонирование 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.
Свайный фундамент — не что иное, как комплекс свай, соединенных в единую конструкцию, передающую нагрузку от здания на основание. Благодаря своей конструкции свайные фундаменты широко используются для строительства самых разнообразных домов и зданий.
Для выполнения конкретных строительных задач по устройству свайных фундаментов подбираются сваи разных типов. В данной статье мы рассмотрим, какие бывают виды свай, материал их изготовления и способы погружения в на строительной площадке.
Способы устройства свайного фундамента
Дома на деревянных сваях
Свая – это вертикальная или наклонная конструкция, погруженная в грунт или изготовленная непосредственно в грунте. Функция свай – передать нагрузки от дома или строения на основание (грунт).
При проектировании и устройстве свайного фундамента выбор вида свай осуществляют по следующим параметрам:
- способ заглубления в грунт (способ монтажа);
- способ взаимодействия с грунтом;
- устройство сваи и форма поперечного сечения;
- тип материала.
Существуют следующие виды свай:
В зависимости от способа заглубления в грунт:
![](https://i2.wp.com/podomostroim.ru/wp-content/uploads/2013/11/%D0%97%D0%B0%D0%B1%D0%B8%D0%B2%D0%BA%D0%B0-%D1%81%D0%B2%D0%B0%D0%B8.jpg)
В зависимости от взаимодействия с грунтом:
- сваи-стойки — все виды свай, опирающиеся на скальные грунты, а забивные сваи, кроме того, — на малосжимаемые грунты;
- висячие (сваи трения) — все виды свай, которые опираются на сжимаемые грунты. Они передают нагрузку на грунты основания нижним концом и боковой поверхностью.
Устройство различных видов свай
Забивные железобетонные сваи (в поперечном сечении до 0,8 м включительно) и сваи-оболочки (диаметром от 1 м) могут быть устроены следующим образом:
- способ — с ненапрягаемой продольной арматурой с поперечным армированием; предварительно напряженные со стержневой или проволочной продольной арматурой с поперечным армированием и без него;
- форма поперечного сечения — квадратная, прямоугольная, тавровая и двутавровая, квадратная с круглой полостью, полая круглого сечения;
- форма продольного сечения — призма, цилиндр, с наклонными боковыми гранями (пирамида, трапеция);
- конструктивные особенности — цельные или составные из отдельных секций;
- конструкция нижнего конца — заостренный или плоский нижний конец; объемное уширение на конце (булавовидные сваи); полые сваи с открытым или закрытым нижним концом или с камуфлетной пятой.
Бетонные сваи
Устройство набивных свай:
- набивные сваи – устраивают погружением инвентарных труб, нижний конец которых закрыт оставляемым в грунте башмаком или бетонной пробкой. Трубы погружают путем забивки, завинчивания или вдавливания. По мере заполнения скважин бетонной смесью эти трубы извлекают;
- набивные виброштампованные сваи — устраиваются в пробитых скважинах. Скважины заполняют жесткой бетонной смесью. Уплотнение смеси осуществляют виброштампом (это труба с заостренным нижним концом, на которой закреплен вибропогружатель);
- набивные в выштампованном ложе – для этого в грунте выштамповкой устраиваются пирамидальные или конусные скважины, заполняемые в последующем бетонной смесью.
Буровые сваи:
- буронабивные сплошного сечения – для их устройства в грунте бурят скважины (как с уширениями, так и без них), если грунт глинистый, то скважины бурят выше уровня подземных вод, а стенки скважины не крепят. В остальных грунтах скважины бурят ниже уровня подземных вод, а стенки скважин закреплением глинистым или инвентарными обсадными трубами, которые в последующем извлекают. Далее скважины бетонируют;
- баретты — буровые сваи. Изготавливаются при помощи грейфера или грунтовой фрезы;
- буронабивные с камуфлетной пятой – для их устройства бурят скважины с последующим образованием уширения взрывом (например, электрохимическим). Полученные скважины заполняют бетонной смесью;
- буроинъекционные диаметром 0,15-0,35 м – устраиваются в пробуренных скважинах, в которые нагнетают (делают инъекции) мелкозернистую бетонную смесь. А также устраиваемые полым шнеком;
- буроинъекционные диаметром 0,15-0,35 м с уплотнением окружающего грунта – для этого скважины обрабатывают серией разрядов импульсов тока высокого напряжения;
- сваи-столбы – для их устройства бурят скважины (с уширением или без него). В скважины укладывают омоноличивающий цементно-песчаный раствор и опускают сплошные элементы цилиндрической или призматической формы со сторонами или диаметром 0,8 м и более;
- буроопускные сваи с камуфлетной пятой – отличаются от буронабивных с камуфлетной пятой тем, что после образования и заполнения камуфлетного уширения в скважину опускают железобетонную сваю.
Материал для свай
Металлические сваи
В зависимости от материала изготовления различают сваи:
- металлические;
- деревянные;
- железобетонные;
- бетонные (набивные)..
Металлические сваи
Изготавливают из цельнотянутых стальных труб диаметром от 25 до 100 см (и даже больше). При изготовлении также используют стальные шпунты, двутавровые балки, другие прокатные профили. Из них посредством сварки делают сваи коробчатого сечения.
Обычно конец трубы снабжен коническим наконечником. Если погружение трубы производят без наконечника, то функцию наконечника в таком случае выполняет земляной конус, образующийся под сваей при погружении, по мере того, как труба начинает заполняться уплотнившимся грунтом.
Для увеличения показателей прочности, после погружения полые металлические сваи заполняют . Если после установки они будут испытывать небольшие нагрузки, то можно не заполнять их бетоном.
Винтовые сваи
– разновидность металлических свай, выполняются в виде металлического стержня с винтовой лопастью на конце. Изделия обладают достаточно высокими прочностными характеристиками, поэтому часто используются в строительстве. Диаметр винтовой лопасти сваи может доходить до 2,4 м, а глубина погружения в грунт – более 20 м.
Применение:
количество, диаметр и длина винтовых свай зависят от нагрузки на них и грунтовых условий на строительной площадке. Фундамент на винтовых сваях можно устраивать на рельефах любой сложности, не затрачивая при этом времени и денег на выполнение земляных работ. Также к достоинствам винтовых свай можно отнести то, что при их установке не происходит динамических воздействий на грунт, поэтому их можно применять для строительства пристроек к уже существующим сооружениям. Немаловажный факт для индивидуального строительства — свайное поле, как , можно выполнить в течение одного дня.
Также винтовые сваи используют и для возведения высотных мачтовых сооружений и опор линий электропередач, которые подвергаются значительным ветровым воздействиям. Кроме того, острие с лопастью позволяет конструкции выдерживать большие выдергивающие нагрузки, благодаря чему их можно применять в пучинистых грунтах, при этом не смогут «выдавить» винтовую сваю на поверхность.
Винтовые сваи используют и для усиления аварийных фундаментов. В этом случае их монтируют по периметру аварийного фундамента и крепят к нему при помощи кронштейнов.
Чтобы предотвратить коррозию и увеличить срок службы металлических свай, перед установкой их обрабатывают антикоррозийными средствами.
Деревянные сваи
Деревянные сваи
Изготавливают из ели, сосны, кедра, лиственницы, пихты, дуба. Для изготовления деревянных свай берут бревна диаметром 22-34 см и длиной 6,5 и 8,5 м, сохраняя при этом естественный сбег бревен (уменьшение диаметра ствола от комля к вершине). С подготовленных бревен снимают кору, а затем подстругивают их в нужных местах.
В зависимости от конструкции свайного фундамента деревянные сваи могут быть как цельными, т.е. изготовленными из одного бревна, так и сращенными по длине. Соответственно длина цельного изделия может изменяться от 4,5 до 16 метров, а сращенного – от 20 до 25 метров. Для сращивания бревна соединяют впритык при помощи накладок. При необходимости бревна сращивают не только в длину, но и в толщину. Полученные таким способом деревянные сваи называются пакетными.
Длина заостренной части деревянной сваи составляет 1,5-2 их диаметра. При наличии в грунте препятствий заостренную часть защищают башмаком. Верхнюю часть деревянной сваи защищают бугелем или наголовником.
Устройство деревянных свай в грунт осуществляют забиванием, вдавливанием или вибрационным способом.
Применение:
Цена на деревянные сваи обычно ниже, чем цена на металлические или железобетонные аналоги, но при этом деревянные изделия выдерживают меньшую нагрузку. Поэтому деревянные сваи в высотном строительстве не используют, но зато их применяют в малоэтажном строительстве при постройке домов и коттеджей. Также их используют для возведения временных сооружений, небольших мостов и т.п.
Железобетонные сваи
Бывают монолитными или сборной конструкции.
Железобетонные сваи
Монолитные железобетонные сваи часто имеют прямоугольное или квадратное сечение размером от 20×20 до 40×40 см. Выпускают также квадратные сваи с цилиндрической полостью с размером сечения 25×25 и 30×30 см и толщиной стенок в самом узком месте не менее 4 см.
Продольное армирование монолитных изделий производят стальной стержневой арматурой (напрягаемой или не напрягаемой). В поперечном направлении изделия армируют низкоуглеродистой проволокой или катанкой толщиной от 5 мм.
При монтаже ударную нагрузку воспринимает головная часть сваи, поэтому её усиливают тремя арматурными сетками, расположенными горизонтально с шагом от 5 см. Заострение в нижней части выполняют в форме четырехгранной пирамиды, а при монтаже в твердый грунт его защищают стальным башмаком.
Сборные железобетонные сваи трубчатой конструкции делают из отдельных секций, которые можно собрать заранее, после чего можно осуществлять монтаж (забивку).
Монтаж железобетонных свай осуществляют при помощи копров, передвижных кранов со свайными молотами и т.п. Также используют вибропогружение. Оно менее трудоемкое и затратное.
Достоинства:
- плотное погружение в грунт — при забивании молотом грунт вокруг сваи уплотняется, а его расчетное сопротивление увеличивается в разы;
- железобетонные забивные сваи можно использовать на слабых и подвижных грунтах, а также в условиях переменной ;
- такой фундамент отличается высокой прочностью и долговечностью;
- свайный фундамент может иметь любую форму и размеры.
Недостатки:
- при строительстве в застроенном районе нужно иметь в виду, что забивка свай может повлечь изменение грунтовых масс. Особенно коварны подвижки грунта в условиях стесненной, точечной застройки, которые могут отрицательно сказаться на целостности фундаментов рядом стоящих зданий;
- сложности забивки ЖБИ – главным образом это повышенный уровень шума и от работы самой техники для их забивки, и от ударов молота по свае;
- железобетонные изделия более хрупкие, чем сваи из других материалов, поэтому требуют соответствующих условий хранения. Их укладывают в горизонтальные ряды, обеспечивая при этом одинаковую ориентацию торцов. Между горизонтальными рядами в штабелях прокладывают деревянные прокладки в местах захвата или возле монтажных петель. Складирование круглых свай производят с применением специальных брусьев, препятствующих скатыванию;
- большие размеры ЖБИ также вызывают и некоторые сложности при их транспортировке на строительную площадку.
Набивные (бетонные) сваи
Арматурный каркас для буронабивных свай
Также широко используются в строительстве. Их отличительная особенность в том, что они изготавливаются непосредственно на строительной площадке. Основная технологическая схема их изготовления: в грунте каким-либо методом устраивают скважину и заполняют её бетоном, а если перед заполнением скважин бетоном в них помещают стальной арматурный каркас, то получают железобетонные набивные сваи. После застывания бетонной смеси полученную сваю подрезают.
Простота монтажа делает такой фундамент весьма популярным. К его достоинствам можно отнести и отсутствие необходимости в транспортировке свай.
Из недостатков следует отметить следующее:
- невозможно проконтролировать качество;
- набивные сваи не следует устраивать в грунтах, склонных к вспучиванию или горизонтальным подвижкам, в связи с их плохой устойчивостью к опрокидыванию.
Какой бетон использовать?
Железобетонные и бетонные сваи выполняют из тяжелого бетона. При этом:
- для нестандартизованных забивных железобетонных, а также набивных и буровых свай используют бетон класса не ниже В15;
- для забивных железобетонных с напрягаемой арматурой – бетон не ниже В22,5;
- для железобетонных ростверков свайных фундаментов — тяжелый бетон класса: для монолитных — не ниже В15, для сборных – не ниже В20;
- для замоноличивания железобетонных колонн в стаканах свайных ростверков – бетон не ниже В15;
- для оголовков свай при сборных ленточных ростверках — бетон не ниже В15;
- класс бетона, используемого для опор мостов и гидротехнических сооружений для замоноличивания сборных элементов свайных фундаментов, должен быть на ступень выше класса бетона соединяемых сборных элементов.
Области применения или как выбрать сваи
Как видно из вышеприведенного материала имеется большое разнообразие разных видов свай, поэтому невозможно ограничиться описанием какой-то одной конструкцией свайного фундамента. Ниже даны некоторые рекомендации, которые помогут выбрать наиболее подходящие виды свай для возведения свайного фундамента на конкретных строительных площадках.
Дом на винтовых сваях
При выборе необходимо учитывать комплекс характеристик:
- конструкцию дома;
- требуемые показатели прочности и устойчивости;
- геологию и гидрогеологические условия земельного участка;
- сроки и бюджет строительства;
- наличие необходимого оборудования и т.п.
Определить точные критерии выбора свайного фундамента по совокупности перечисленных параметров – невозможно. Ниже приведены факторы выбора свайных фундаментов применительно к значениям некоторых из этих параметров.
- если строительная площадка образована слабыми грунтами (ил, суглинок илистый, торф, глины, текучие суглинки), то при выборе типа фундамента можно рассматривать несколько вариантов:
В случае ила и текучих суглинка возможно сооружение сплошной фундаментной плиты под всем домом или предварительное обжатие илов грузом;
В случае торфа и заторфированных грунтов – частичное или полное выторфофывание + последующий намыв или подсыпка и устройство фундамента на естественном основании;
Необходимо принимать во внимание, что при устройстве фундаментной плиты на слабом грунте возникают осадки: общие – до 50-60 см и неравномерные – до 25-35 см. После проведения работ по огрузке илов осадки снижаются, но временные затраты на проведение таких работ – не меньше года;
При значительной мощности торфа работы по выторфофыванию также требуют много времени, трудовых и материальных затрат. Чаще всего технико-экономическое сравнение свайного и плитного фундамента на слабых грунтах показывает преимущество свайных фундаментов, которые обеспечивают меньшие осадки (в пределах допустимых) + экономическую выгоду за счет снижения объема земляных работ, а также расхода бетона и арматуры;
- в случае планировки площадки подсыпкой фундамент из забивных свай предпочтительнее фундаментов на естественном основании даже когда плотные грунты расположены близко к естественной поверхности грунта, т.к. в этом случае проектируют глубоким, прорезающим всю толщину подсыпки;
- на площадках образованных бытовыми насыпями большой толщи, которые нельзя использовать в качестве несущего слоя, столбчатые фундаменты делают глубокими. Вместо них целесообразнее применять забивные сваи, проходящие через всю насыпь и заглубленные в плотных грунтах, залегающих ниже подошвы насыпи. Если же в насыпи есть твердые включения, которые нельзя пробить, то используют буронабивные сваи;
- при строительстве дома близко от балок, оврагов и т.п устраивают фундаменты из забивных свай, а на сухом глинистом грунте – из буронабивных свай;
- на просадочных и набухающих грунтах толщиной до 12 м используют забивные сваи, а при толщине 13-30 м – буронабивные сваи с уширениями. При этом прорезаться должна вся просадочная толща, а нижние концы свай должны быть заглублены в непросадочный грунт;
- на пучинистых грунтах свайные фундаменты обладают преимуществом перед фундаментами на естественном основании, т.к. оставляя зазор между подошвой ростверка и поверхностью грунта, можно исключить влияние нормальных сил морозного пучения. Однако, надо учитывать касательные силы морозного пучения, значение которых тем больше, чем длиннее сваи;
- при значительном изменении кровли несущего слоя из крупнообмолочных и скальных грунтов, предпочтительнее использовать фундаменты 2 видов: на участке, где кровля несущего слоя близка к поверхности (до 2,5-3 м), — закладывают столбчатый фундамент на естественном основании, а на участке, где кровля скального грунта резко понижается, — свайные;
- в районах вечной мерзлоты используют фундаменты на вмороженных сваях, которые погружают в скважины, заполненные грунтовым раствором;
- на земельных участках вблизи водоемов при высоком уровне грунтовых вод устройство фундамента на естественном основании требует водопонижения на период строительства, а при дальнейшей эксплуатации потребуется устройства дренажа, а свайные фундаменты без заглубления ростверка освобождают от строительного водопонижения;
- при высокой вероятности оползней, склоны участков эффективно укреплять буронабивными сваями большого диаметра (от 1 м) без уширений с оставлением обсадных труб и армированием. При активном оползне применяют сваи-оболочки с жесткой арматурой. После укрепления оползневых склонов тип фундамента выбирают без учета влияния оползневых процессов.
В видео рассказано об особенностях и преимуществах фундамента на винтовых сваях:
Страница 15 из 17
Технология сооружения буронабивной сваи включает в себя следующие процессы (рис. 2.41):
- бурение в грунте скважины, крепление ее стенок, разработка и удаление из забоя грунта;
- опускание в скважину арматурного каркаса;
- заполнение скважины бетонной смесью, обычно методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ).
Способ разработки грунта в скважине определяется видом грунта:
- несвязные грунты можно разрабатывать эрлифтом (см. предыдущие лекции рис. 2.34);
- связные - одно- или двухканатным грейфером или шнековым буром;
- нескальные грунты - ковшовым буром;
- в скальных можно использовать колонковый бур для проходки кольцевых прорезей с отрывом и без отрыва керна.
Работы по устройству сваи на водоеме с глубиной воды до 3 м ведут с искусственных островков, огражденных шпунтом, если глубина больше - с подмостей или на плаву. Скважины бурят через обсадные инвентарные (извлекаемые) стальные трубы или же через железобетонные или металлические трубы, которые оставляют в конструкции сваи. Погружаются трубы различными способами, в том числе забивкой, вибропогружением или задавливанием.
Рис. 2.41 - Технологическая последовательность сооружения буронабивной сваи: I - бурение скважины; II - разбуривание уширения; III - установка арматурного каркаса; IV - заполнение скважины бетонной смесью
Крепление стенок скважины от возможного обрушения грунта производится с помощью обсадной трубы, избыточного давления воды (в глинистых и водонасыщенных песчаных грунтах) или глинистого раствора, который подают в скважину (рис. 2.42).
Рис. 2.42 - Способы крепления стенок скважины: a - избыточным давлением воды; б - глинистым раствором; в - обсадной трубой
При использовании избыточного давления воды в скважине необходимо поддерживать уровень воды на 5-6 м выше уровня грунтовых вод или уровня воды в реке. Столб воды создает избыточное давление на стенки скважины:
р = γ в ·h ,
где h - высота столба воды над уровнем естественного горизонта воды в скважине;
γ в - плотность воды.
Глинистый раствор имеет плотность 1,05-1,3 г/см 3 , что выше плотности воды, окружающей скважину. Эта разница обеспечивает гидростатическое противодействие горному давлению грунта в скважине.
Первые два способа дешевы и просты, но грунт может вывалиться в скважину: ее качество не гарантируется.
Достоинство обсадной трубы заключается в том, что она обеспечивает идеальную форму скважины и гарантирует ее качество. Обсадные трубы - инвентарные конструкции многоразового использования. Они состоят из стыкуемых на резьбовых пробках секций длиной до 6 м и подлежат обязательному извлечению из грунта.
Стадии сооружения буронабивной сваи под защитой обсадной трубы наглядно показаны на рис. 2.43.
Рис. 2.43 - Стадии сооружения буронабивной сваи под защитой обсадной трубы: a - погружение обсадной трубы; б - разработка грунта скважины; в - армирование и бетонирование сваи
Для предотвращения обрушения грунта в верхней части скважины часто устраивают инвентарную трубу-патрубок длиной до 5-10 м. Патрубок заглубляют в верхние слои неустойчивых грунтов, после чего разрабатывают скважину под глинистым раствором или при избыточном давлении воды.
Погружение обсадной трубы при бурении скважины осуществляется, как правило, ее задавливанием при вращении в горизонтальной плоскости («качании»). Угол вращения («качания») трубы, наращиваемой в процессе погружения, составляет около 20°, ход погружения (подъема) трубы за одно «качание» составляет около 0,5 м.
Инвентарные или оставляемые в грунте стальные обсадные трубы (с закрытым или открытым нижним концом) можно погружать в грунт и забивкой, и вибропогружателем.
Скважину заполняют бетонной смесью после подвески арматурного каркаса не позднее чем через 16 ч после окончания буровых работ.
Если невозможно уложить бетонную смесь насухо, следует применить подводную кладку методом ВПТ при осадке конуса 16-20 см.
Толщина защитного слоя в буронабивных сваях , бетонируемых методом ВПТ, должна быть не менее 10 см.
Метод ВПТ не обеспечивает высокой прочности бетона, потому приходится прибегать к особым технологиям. Например, используется укладка в скважину бетонной смеси с вибрированием. По другой технологии применяется комплект бетонолитного оборудования с использованием виброштампа (рис. 2.44). При этом способе бетонная смесь подается по вертикальной бетонолитной трубе, как из бункера, так и бетононасосом.
По мере подачи бетонной смеси и проработки ее виброштампом обсадная труба постепенно извлекается из скважины. Прочность бетона сваи при укладке с вибрированием повышается в 1,2-1,5 раза.
В состав бурового комплекта обычно входят :
- гусеничный кран (например, Liebherr грузоподъемностью 120 т) как базовая машина с гидросистемой и узлом для крепления стола;
- качательный механизм - стол, предназначенный для погружения и извлечения обсадной трубы (например, стол VRM массой 63 т, обеспечивающий создание крутящего момента 1100 тсм и усилие подъема 725 тс);
- буровой инструмент, например, грейфер или для разработки твердых пород грейфер с зубьями и долотом массой 10-13 т;
- обсадные трубы, состоящие из отдельных секций со стыками на конических пробках;
- приемный бункер; бетонолитные трубы с секциями по 6 м и фланцевыми стыками; стреловой кран (например, РДК-400) для обслуживания бурового комплекса; бетононасос для укладки бетонной смеси в скважину; погрузчик для уборки грунта от скважины.
В табл. 2.17 приведены технические характеристики некоторых моделей отечественного бурового оборудования для использования в практике строительства мостов с буронабивными сваями.
Таблица 2.17 - Технические характеристики отечественного бурового оборудования
Буровое оборудование МБУ-1,2 навешивается на кран Э-1258. Вращение телескопической штанги, подвешенной к стреле крана, обеспечивается консолью с ротором, шарнирно закрепленной у основания стрелы (рис. 2.45).
Оборудование МБС-1,7А (МБС-1,7) также навешивается на гусеничный кран, и вращательное бурение ведется аналогичным образом (рис. 2.46). С помощью уширителя, раскрывающегося под весом штанги и закрывающегося под собственным весом, весом ковша и разбуренного грунта, устраивают уширение. Скорость бурения в нескальных грунтах достигает 3-5 м/ч.
Буровую машину МБНА-1 применяют при устройстве не только вертикальных, но и наклонных скважин диаметром до 1,0 м.
В отечественной практике для буровых столбов обычно используют навесное оборудование на гусеничные краны и легкие бурильно-крановые машины. Вполне удовлетворительные по техническим возможностям, они заметно уступают лучшей зарубежной технике в надежности.
На наших стройках в последние годы широко применяется импортная буровая техника , характерной особенностью которой является оборудование буровой машины комплектом бурового инструмента для различных грунтов, уширителем скважины, домкратной установкой для погружения и извлечения обсадных труб, бетононасосом. Агрегаты фирмы Kato , пользующиеся большой популярностью у мостостроителей, позволяют разрабатывать грунт в скважинах специальными грейферами. Для устройства скважин с наклоном до 8:1 используются обсадные трубы длиной, равной глубине скважины. Известны бурошнековые машины и виброгрейферы других японских фирм. Кроме японской техники, в отечественных фирмах используются буровые машины фирм Bauer (рис. 2.47), Bade и др. (табл. 2.18).
Таблица 2.18 - Технические характеристики буровых машин зарубежного производства
Рис. 2.47 - Примеры бурового оборудования фирмы Bauer : а - БГ-14; б - БГ-25; 1 - мачта; 2 - гидроцилиндр; 3 - буровая штанга; 4 - вращатель; 5 - адаптер; 6 - буровой орган
Современные буровые машины - вращательного или ударного действия. На рис. 2.48 показан гусеничный кран фирмы Liebherr с оборудованием ударного действия (масса ударного грейфера - 9,1 т). Диаметр скважины - 150-200 см, глубина бурения - до 70 м. Бурение ведется под защитой обсадной трубы, угол вращения (качания) которой - 25°, а ход погружения (подъема) - 0,4-0,5 м.
Рис. 2.48 - Кран фирмы Liebherr с ударным грейфером массой 9,1 т
После бурения в скважину опускают (подвешивают) арматурный каркас (см. предыдущие лекции - рис. 2.36), и сразу же (или с минимальным перерывом во времени) скважину заполняют бетонной смесью. Бурить соседние скважины до бетонирования пробуренной не рекомендуется. Скважину заполняют чаще всего методом ВПТ. Если не пользуются методом виброуплотнения, применяют литые бетонные смеси высокой подвижности с осадкой конуса 16-20 см. Когда необходима укладка в скважину жесткой бетонной смеси, к нижнему концу бетонолитной трубы крепят 1-2 вибратора.
Интенсивность укладки бетонной смеси в скважину должна быть высокой. Назначается она из условия заполнения скважины не менее чем 4 пог. м/ч по высоте. Перерывы в бетонировании не должны превышать 1 ч летом и 0,5 ч зимой. Используют цемент марки не ниже 400, расход цемента на 1 м должен быть не менее 400 кг. Основное условие успешной работы - бетонолитная труба всегда должна быть заглублена в бетонную смесь не менее чем на 1 м.
Сооружение опор мостов и эстакад с фундаментами на буронабивных сваях-столбах производится в определенной последовательности с использованием комплекта строительных машин (рис 2.49).
Рис. 2.49 - Этапы сооружения опоры на буронабивных столбах:
I - задавливание обсадной трубы и выемка грунта из ее внутренней полости; II - установка в скважину арматурного каркаса; III- заполнение скважины бетонной смесью с одновременным извлечением обсадной трубы; IV - разработка котлована после сооружения буронабивных столбов; V - монтаж щитов опалубки и армирование ростверка опоры; VI - бетонирование ростверка, монтаж щитов опалубки и бетонирование надфундаментной части опоры;
I - буровая машина Kato -5QTHC; 2 - Кран КС45721; 3 - автобетононасос; 4 - автомиксер КРАЗ; 5 - экскаватор Э-3223
Железобетонные сваи захватывают рынок малоэтажного строительства. Один внешний вид бетонных стержней внушает доверие. Не последнюю роль играют и ассоциации с «братьями большими», которые кладут в основу высотных домов. Тем не менее, некоторые считают такой фундамент самым надежным, другие – относятся с недоверием.
Однозначного ответа на вопрос «кто прав?» мы не найдем. Правда в том, что у железобетонных свай есть свои плюсы и минусы, как и у любого другого продукта. Поговорим об этом подробнее в этой статье.
На что обратить внимание
В основе конструкции железобетонной сваи лежит армированный высокопрочный бетон. Завод ККЗМ устанавливает фундаменты на ж/б сваях из бетона марки М300. Изделия соответствуют требованиям ГОСТ 19804-2012.
Опоры передают нагрузку от постройки на грунт. Как правило, производят их из бетона с морозоустойчивостью повышенного уровня, то есть изделие выдерживает сильные перепады температур. Это очень важно для фундамента жилого дома в нашем климате. При выборе свай обратите внимание на класс морозоустойчивости, который должен быть не менее f150 или f200.
Плюсы железобетонных свай
Сравнивать железобетонные сваи можно, пожалуй, только со сваями. И первое, в чем выигрывают бетонные опоры, – это несущая способность . В зависимости от размера сечения и типа грунта одна штука выдерживает нагрузку от 9 до 60 тонн. Например, в паре с мелкозаглубленным ростверком 600х400 мм можно смело строить трехэтажный кирпичный дом. Такой несущей способностью не могут похвастаться металлические сваи.
Еще одним преимуществом можно назвать материал, из которого их производят. Бетон практически не разрушается в почве . За счет этого срок эксплуатации превышает 100 лет. Кроме этого, такая разновидность свай обладает и такими преимуществами, как противодействие перепадам давления, огнеупорность и влагозащищенность, а также при установке практически невозможно смещение от проектной оси.
Смонтировать железобетонные сваи можно за один - два дня. Подробнее об этом…
Как монтировать?
Для монтажа железобетонных свай используется мини-сваебойная установка. Машина на гусеничном ходу самостоятельно передвигается по бездорожью, грязи и снегу. Благодаря регулировке ножек, установка может забивать сваи даже на небольших склонах. Эксплуатировать ее можно круглогодично при температуре от -25 до +40⁰.
С помощью такой установки можно забить до 40 железобетонных свай сечением 150х150 мм в одну рабочую смену. То есть фундамент для загородного дома реально установить за один день. Доставить машину до места строительства возможно с помощью эвакуатора.
Немного о минусах
К минусам железобетонных свай можно отнести отсутствие экономической целесообразности. Например, если сравнивать ж/б и винтовые сваи, то первые стоят дороже, имеют большую несущую способность, но на свайном поле располагаются так же, как и вторые. Во время монтажа их невозможно дорастить, так как стандартная длина составляет 3 метра. Если на участке большие перепады, то использовать мини-сваебойную машину не удастся, так как ее некуда будет установить. В этом плане выигрывают винтовые опоры. И наконец, если вы решили использовать свайный фундамент, то должны учитывать, что независимо от его вида, обустроить цокольный этаж будет проблематично, а порой невозможно.
Подведем итог
Что же можно строить на забивных сваях? Практически то же самое, что и на винтовых сваях: заборы, гаражи, ангары, дома из бруса, бревна, кирпича, газобетона и пеноблока, каркасно-щитовые здания, бани, беседки и промышленные постройки. Установить пирс или причал вряд ли получится. Что же касается малоэтажного строительства жилых и гостевых домов лучше всего подходят железобетонные сваи с сечением 150х150 мм и 200х200 мм длиной 3000 мм.
Совет: при выборе учитывайте тип строения и грунт. Если вы решили построить баню или на участке обводненный грунт, то идеально подойдут винтовые сваи. Если в проекте кирпичный дом, то лучше остановить свой выбор на железобетонных забивных сваях.