Руководство по проектированию свайных фундаментов

Руководство по проектированию свайных фундаментов

Классическим руководящим документом при разработке свайных фундаментов является издание еще советского строительного института Госстроя СССР — НИИОСП им. Н.М. Герсеванова. Изданное в 1980 году, это «Руководство по проектированию свайных фундаментов» достаточно подробно описывает суть столбчатых фундаментом и порядок их разработки и строительства.

Особо отметим, что свайные фундаменты делятся на два больших подвида:

• Свайные фундаменты, строящиеся в регионах с вечной мерзлотой,
• Свайные фундаменты, строящиеся в регионах среднею полосы.

Каждый из этих типов фундаментов имеет особенности в проектировании и строительстве. Кроме того, особая методика проектирования имеется и для свайных фундаментов, подверженных динамическим нагрузкам. Также специальная методика применяется и при строительстве на неустойчивых грунтах, например, имеющих полости или склонных к оползням.Таким образом, руководство Госстроя вполне подходит для индивидуального жилищного и бытового строительства на нормальных участках местности.

Согласно классическому руководству – свайный фундамент может проектироваться и строиться на предварительно искусственно уплотненном грунте и может принимать вид свайного поля.

Руководство рекомендует использовать типовые конструкции, которые наиболее популярны в вашем регионе.

Госстрой Советского Союза в этом руководстве особо предупреждает, что свайный фундамент может быть построен взамен ленточного. По мнению разработчиков руководства целесообразность замены ленточного фундамента столбчатым может возникать, если глубина проектируемого ленточного фундамента превышает 1,7 метра.

С особым вниманием необходимо отнестись к возможности проектирования столбчатого фундамента в том случае, если на вашем участке имеется слабый грунт, а также при повышенном уровне грунтовой воды.

Столбчатый фундамент на свайном грунте

Наиболее подходящими грунтами для строительства свайных фундаментов являются малосжимаемые их типы. Практически идеально подходят под строительство свайного фундамента, например скальный грунт, плотный песок, галечник).

На начальном этапе проектирования свайных фундаментов в обязательном порядке проводятся работы по инженерно-геологическим и гидрогеологическим изысканиям.

В бытовых условиях это предусматривает бурение или выкапывание исследовательского шурфа, глубина которого не может быть менее 2,5 метров. Проводить такие исследования лучше всего весной в период максимальной высоты грунтовых вод. В ходе исследования вы определите не только, какие виды грунтов расположены на разных горизонтах под вашим участком, но и на каком уровне поднимается вода на участке при весеннем повышении.

Перед строительством свайного фундамента внимательно изучите почву

В том случае, если вы зафиксируете высокий уровень грунтовых вод, то вам необходимо предпринять меры для защиты конструкции фундамента от коррозии.

При подготовке проекта вам прежде всего необходимо определить количество свай для фундамента и их тип. Также необходимо определить их параметры, такие. Как длина и сечение. Кроме того, вычисляется и несущая способность свайного фундамента и каждой из его составных частей.

Итак, перед тем как приступить к проектированию свайного фундамента, вы должны подготовить следующие исходные данные:

Схема расположения свай на участке

Результаты инженерно-геологического исследования на строительном участке,

• Генеральный план строительства с участком. Обычно он изготавливается в масштабе 1 к 2000 или 1 к 500. На нем должны быть обозначены контуры строящегося здания. Также на плане должны быть отмечены места пробуренных исследовательских шурфов и расстояния до ближайших зданий.
• Сведения о характеристиках грунтов на всех уровнях вашего строительного участка, а также сведения о состоянии грунтовых вод.
• Места расположения всех строений на площадке,
• Конструкция подвального помещения и цокольного этажа (если таковые будут присутствовать).
• Расчетные данные о всех нагрузках, которые будут оказываться на фундамент.
• Необходимость размещения в пространстве фундамента инженерных коммуникаций (например, водопровода, канализации, электрических кабелей или линий связи).

При разработке свайного фундамента, в основе которого буду лежать деревянные сваи необходимо в обязательном порядке предусмотреть обработку конструкции специальными асептическими растворами, а также составом, предохраняющим сваи от поражения их насекомыми-древоточцами.

При разработке проекта свайного основания, имеющего в своем составе деревянные сваи их необходимо размещать на глубине, которая минимум на полметра будет ниже, чем минимальный зафиксированный уровень грунтовых вод на вашем участке.

Согласно классическому руководству при строительстве фундаментов могут использоваться следующие вид свай:

Забивная свая — образец

Прежде всего это так называемые забивные сваи, то есть такие сваи, которые заранее изготавливаются на промышленных предприятиях или на строительном участке и затем забиваются в землю при помощи различных механизированных устройств, например механических молотов или вибропогружателей.

Также используются «сваи-оболочки». Такая свая также изготавливается на промышленном предприятии, однако внутри она имеет пустоту, которая впоследствии, после размещения в земле заливается бетонным раствором.

Схема возведения буронабивных свай

Наиболее популярными в индивидуальном строительстве являются буронабивные сваи. Их название образовано от двух действий, с помощью которых они формируются. На первом этапе происходит бурение – на строительном участке бурятся отверстия под будущие сваи. Они должны быть расположены под углами будущего здания, под местами примыкания стен. На протяженных прямых участках несущих стен опорные сваи должны располагаться не реже, чем через 2,5 метра.

После бурения отверстий в их нижней части может формироваться полость. более широкая по диаметру, чем основная свая. Это делается для того, чтобы свая имела большую площадь опоры и давила на грунт с меньшей силой. На дно скважины засыпается подушка из песка, которая после проливки водой тщательно утрамбовывается.

В качестве опалубки буронабивных свай используются различные конструкции. Так, часто делают по стенам квадратной в сечении ямы традиционную деревянную опалубку. Если скважина бурится при помощи механических буровых устройств – опалубку для свай имеет смысл сделать из труб большого диаметра. В таком строительстве могут использоваться трубы из практически любых материалов: асбестоцемента, металла или морозоустойчивого пластика.

Внутри опалубки монтируется силовой каркас из металлических прутьев и впоследствии заливается бетонным раствором с высокой маркой прочности.

Винтовые сваи — образец

Очень популярным в последнее время становятся винтовые сваи. Они были описаны еще в классическом советском «Руководстве по проектированию свайных фундаментов», но в 21-м веке стали де-факто стандартом для возведения легких строений на приусадебных участков. Винтовая свая представляет собой большой шуруп, который может быть вкручен в землю без применения механических устройств, простой мускульной силой.

Винтовые сваи — образец

Свайный фундамент своими руками: пошаговая инструкция

Вся информация, как сделать свайный фундамент для обеспечения максимального эксплуатационного ресурса, содержится в нормативах СП 24.13330 от 2011 года. Из существующих конструкционных решений выбирается вариант с минимальным бюджетом строительства, обеспечивающий долговечность и надежность на конкретных грунтах и ландшафте с привязкой к геологическим условиям.

Помимо снижения себестоимости квадратного метра жилища, сваи позволяют возвести дом на склоне, болоте, побережье водоема и полностью исключить воздействие сил пучения. Поэтому фундаменту не нужен дренаж и гидроизоляция, утепление отмостки и подошвы дома периодической или сезонной эксплуатации.

Начиная строительство свайного ростверка своими руками, необходимо определиться с несколькими параметрами:

• тип свай – винтовые, буровые;
• вид ростверка – решетчатый, плитный, комбинированный (плита и балки под несущими стенами), монолитный, деревянный или металлический;
• уровень ростверка относительно земли – низкий (заглубленный или наземный), висячий (высокий).

Фундамент на винтовых сваях

Винтовые сваи для коттеджа монтируются за 3 дня максимум, могут нагружаться сразу после обвязки ростверком. Буровые сваи сооружаются дольше, строить стены можно лишь после набора прочности. Если используется монолитный ростверк, вышеуказанное преимущество винтовых свай теряется, монолитные балки так же должны набрать 70% проектной прочности до начала возведения стен.

Брусовый, срубовый, каркасный или фахверковый дом, жилище из панелей СИП имеют жесткую обвязку нижнего уровня, которая служит деревянным ростверком по умолчанию. Остается лишь жестко зафиксировать пиломатериалы на оголовках свай или закрепить их анкерами в бетон. Для повышения ресурса могут применяться балки из двутавра или швеллера.

Бюджет строительства плитного ростверка значительно выше, чем бетонирование балок под несущими стенами. Для бань чаще используют комбинированный ростверк – плита под моечной и парилкой, балки под остальными стенами.

Висячие ростверки отстоят от земли, поэтому силы пучения на них не действуют в принципе. Однако эта технология не позволяет залить пол по грунту, считающийся самым дешевым из существующих конструкций. Используются перекрытия по балкам или плиты ПК, появляется подполье, внутрь которого проникает влага, грязь, грызуны. Поэтому периметр подполья декорируется забиркой, которая чаще именуется фальш-цоколем:

• в забирке оставляют вентиляционные продухи размером 1/400 площади подполья, не закрываемые даже зимой;
• утеплять забирку бесполезно, поскольку внутри этого помещения нет тепловых источников;
• грунт полностью промерзает, инженерные системы приходится утеплять греющим кабелем или пенополистирольными скорлупами.

Подробнее об устройстве забирки читайте в статье: Чем закрыть свайный фундамент снаружи .

Низкие ростверки внешне схожи с ленточными фундаментами МЗЛФ, но контакта с почвой не имеют, чтобы при вспучивании их не оторвало от свай. Для этого необходимо обеспечить технологический зазор между грунтом и балками ростверка по одной из технологий:

• засыпка песка под ростверк перед заливкой, удаление его после набора прочности балками;
• устройство сминаемого слоя из экструдированного пенополистирола низкой плотности ПСБ под ростверком.

В последнем случае материал остается под ростверком, при вспучивании сминается, после оттаивания почвы возвращается в исходное состояние. Низкий ростверк удобен тем, что позволяет изготовить подвал под отдельной комнатой и залить пол по грунту, снизив бюджет строительства.

Самым сложным в реализации проектом фундамента дома являются сваи буровые, которые индивидуальные застройщики чаще называют буронабивными конструкциями. Из существующих ростверков максимальным бюджетом обладают висячие монолитные модификации. Поэтому ниже рассмотрено устройство решетчатого высокого ростверка на буровых сваях для частного дома.

Индивидуальные застройщики пренебрегают геологическими изысканиями в 75% случаев, чтобы сэкономить 30 – 50 тысяч рублей. Однако сваи выбирают в сложных эксплуатационных условиях:

• основания с низким расчетным сопротивлением – фундамент проседает ежегодно, здание погружается в землю;
• дом на склоне – на сваи не действуют горизонтальные подвижки ввиду их большого заглубления;
• строительство на влажной почве – высокий УГВ, вода естественного водоема или болота разрушает классические ленточные и плитные фундаменты.

Поэтому проектировщик должен знать, на какой глубине залегают несущие пласты, на которые будут опираться сваи. Для сокращения затрат владелец участка может использовать пробное вкручивание винтовых свай, купив для этого 1 – 2 изделия СВС, что гораздо дешевле, чем комплексная услуга геологических изысканий:

• сваю погружают своими руками в пятне застройки ниже отметки промерзания, пока усилие затяжки резко не увеличится, что свидетельствует о достижении горизонта несущего пласта;
• после этого СВС выкручивается и погружается еще в 2 местах, обязательно в пределах периметра будущего коттеджа, так как пласт может иметь разную глубину даже у противоположных стен дома.

По результатам пробного вкручивания можно составлять смету и начинать строительство.

Длина свай для опирания частного дома зависит только от глубины пласта с нормальной несущей способностью. Причем, он должен залегать ниже отметки промерзания, чтобы на подошву бетонной стойки не действовали силы пучения. Сваю невозможно утеплить в отличие от фундаментов малого заглубления.

Зато верхние нестабильные пласты (торфяник, свежая насыпь, пылеватый песок, болото) проходятся сваями насквозь, что никак не влияет на эксплуатационный ресурс. Даже при высоком УГВ из скважин можно откачать воду, добавить в бетон пенетрирующие составы и залить сваи. После химической реакции бетон станет водонепроницаемым, будет набирать прочность весь оставшийся срок жизни дома.

Сваи, не только опираются подошвой на несущий пласт, но и соприкасаются боковыми поверхностями к прилежащим грунтам по всей высоте железобетонной конструкции. Поэтому расчет несущей способности осуществляется по формуле:

N = 0,7 x R x F x P x 0,8 x fi x li

где R – сопротивление расчетное несущего пласта, F – площадь сечения, P – периметр сваи, fi – расчетное сопротивление грунта, прилежащего к боковой поверхности, li – толщина пласта, прилегающего к боковой поверхности.

Все данные для расчетов берутся из таблиц СП 24.13330, если свая проходит насквозь несколько слоев почвы с разным расчетным сопротивлением, для каждого из них берется собственное значение fi и li. Легче рассмотреть расчет на конкретном примере:

• техзадание – сваи длиной 3 м, диаметром 0,5 м, ростверк висячего типа без опирания на грунт, распределенная нагрузка от веса здания 5,5 т/м;
• грунтовые условия – суглинок тугопластичный на глубину 2 м, суглинок полутвердый с 2 м до 3 м, далее влажный крупный песок, УГВ 9 м, скважина сухая.

Диаметр сваи выбирается для расчета с запасом, далее может корректироваться по получившимся результатам:

Для начала принимаем диаметр 0,5 м, площадь составит S = 3,14R 2 = 0,2 м 2. периметр P = 3,14D = 1,57 м.

Для боковых поверхностей сопротивление расчетное составит 1,2 т/м 2 (минимальное значение из таблицы СП) на глубине 0 – 2 м для суглинка тугопластичного и 4,2 т/м 2 на глубине 2 – 3 м для суглинка полутвердого.

Несущая способность вычисляется по вышеприведенной формуле N = 0,7 x 1 <70 x 0,2 + 1,57 x 0,8 (1,2 x 2 + 4,2 x 1)> = 15,4 т.

При этих условиях шаг свай составит 15,4 / 5,5 = 2,8 м, который для запаса прочности можно снизить до 2,5 м.

Затем можно скорректировать диаметр свай, поскольку оснастки для мотобура и ручного инструмента диаметром 0,5 м не бывает. Производители выпускают буры 0,4 м максимум. Поэтому производится новый расчет под диаметр 40 см:

Сечение составит S = 0,125 м 2. площадь P = 1,25 м.

Шаг свай получится 2 м, их количество немного увеличится, однако скважины можно пробурить вручную без спецтехники, что обойдется застройщику дешевле. Если снизить глубину заложения до 2 м без изменения прочих условий, сваи придется бурить через 1,2 м для диаметра 0,5 м.

Важно! В строительных нормах не допускаются диаметры буровых свай менее 0,3 м.

Подробнее о том как правильно рассчитать свайный фундамент читайте в статье: Расчет свайного фундамента с ростверком .

Ростверк необходим для распределения неравномерных нагрузок, которые дом оказывает на фундамент. Сечение балок решетчатого ростверка всегда вычисляется индивидуально в зависимости от следующих факторов:

• минимальная ширина регламентируется нормами СП, как 45 см, высота, как 35 см;
• расчеты производятся по осевым нагрузкам и силе смещения относительно центра тяжести балки.

Для вычисления профессионалы обычно используют специальное ПО, например программу Лира. Если устройство свайного фундамента сложное – два ряда свай для ростверков шириной от 0,6 м, добавляется расчет на поперечный изгибающий момент. Однако для индивидуального малоэтажного строительства это почти не актуально.

Бетоны являются конструкционными материалами, отлично справляющимися с усилиями сжатия. При возникновении зон растяжения они начинают разрушаться. Проблему решают армированием этих зон, стальные стержни воспринимают силы растяжения, предотвращают раскрытие трещин внутри бетона.

Схема правильного армирования узла сопряжения ростверк/свая.

В плитных и ленточных фундаментах частного дома растягивающие усилия возникают в двух местах:

• у подошвы – от сборных нагрузок здания (вес силовых конструкций, снеговые, эксплуатационные и ветровые нагрузки);
• возле верхней плоскости – от сил пучения, давящих на подошву и боковые стенки ленты и плиты.

Важно! Ростверки контакта с почвой не имеют, поэтому верхний армопояс вроде бы и не нужен. На практике это не так – в местах опирания монолитных балок на сваи возникают усилия, направленные в обратную сторону, аналогичные силам пучения, но приложенные точечно на отдельных участках. Поэтому верхний арматурный пояс так же необходим. Кроме того, его усиливают на прилежащих к сваям участках.

Подробнее об армировании ростверка здесь. как правильно армировать сваи здесь .

Ввиду отсутствия земляных работ вынесение натурных осей частного дома на монолитном свайном ростверке значительно проще, чем разметка ленты МЗЛФ или плавающей плиты:

• обноски выставляются за периметр дома на 0,5 – 1 м, поскольку планировать пятно застройки и отрывать траншеи не нужно;
• шнуры натягиваются по внутреннему периметру свай с учетом их толщины (реже используются две струны по внутреннему и наружному периметру стоек);
• скважины изготавливаются своими руками ручным инструментом или мотобуром с наращиваемыми штангами, глубина известна после пробного погружения винтовых свай.

Разметка фундамента с помощью обносок.

При наличии высокого уровня грунтовой воды строительство усложняется. В скважину устанавливается грязевый насос, жидкость периодически откачивается.

Бурение скважин для свай.

Скважины имеют значительную глубину, чтобы предотвратить осыпание грунта опалубка монтируется сразу после бурения. Существует несколько вариантов устройства опалубки для буровых свай частного дома:

• можно отрезать от рулонной гидроизоляции кусок Бикроста или рубероида, свернуть его в цилиндр и поместить внутрь отверстия;
• на практике чаще используют асбоцементную трубу в качестве неизвлекаемой опалубки, если требуется немного повысить несущую способность сваи;
• еще одним вариантом является труба полиэтиленовая, по умолчанию служащая гидроизоляционным барьером для железобетона.

Опалубка из рубероида.

Дальнейшая пошаговая инструкция имеет следующий вид:

• вязка каркасов – арматуры А400 (рифленка) изготавливают вертикальные стержни (количество по расчету, но не менее 4 на одну сваю), которые обвязывают круглыми или квадратными хомутами из А240 арматуры гладкого профиля;
• армирование – каркасы помещаются внутрь опалубки, для обеспечения защитного слоя на стержни надеваются полимерные шайбы, прутки должны выступать над землей, чтобы часть из них можно было изогнуть под прямым углом на уровне нижнего армопояса ростверка, вторую часть на отметке верхнего армопояса;
• укладка смеси – опалубка заполняется бетоном через воронку, смесь уплотняется наконечником глубинного вибратора.

Арматурный каркас для сваи.

Чтобы дом получил максимальный ресурс, за бетоном следует обеспечить уход в первые 3 суток (минимум). Поверхность сложно укрыть пленкой из-за торчащих прутков, чаще используется влажный компресс из опилок, поливаемых водой.

Совет! Предпочтительнее устройство несъемной опалубки из труб, так как рулонный материал не может предотвратить осыпание почвы, может быть смят бетоном.

Продолжать строительство ростверка можно после набора 2/3 прочности смесью. Если в проект заложен низкий ростверк, опалубка заканчивается на отметке 10 – 15 см выше земли или дна траншеи. Это позволит изготовить защитный слой из пенополистирола или песка.

В отличие от плитного фундамента дома подвести трубы ХВС и канализации внутрь ростверка можно, но очень сложно. Поэтому ввод инженерных систем осуществляется на нулевом цикле. Основными нюансами при разводке являются:

• грунт промерзает под зданием полностью;
• водопровод необходимо утеплить в подполье и земле ниже глубины промерзания скорлупами из полистирола либо греющим кабелем;
• стоки поступают в канализацию теплыми, поэтому глубину этой инженерной системы можно немного уменьшить;
• коммуникации проходят между сваями для обеспечения ремонтопригодности.

Важно! Для автономных систем придется построить септик и скважину, при подключении к централизованным системам жизнеобеспечения маршруты трасс к стоякам внутри дома прокладываются от колодцев на территории участка.

Нижняя палуба ростверка.

Устройство решетчатого ростверка напоминает ленту МЗЛФ с единственным отличием – балки висят над грунтом, необходим дополнительный нижний щит опалубки. Пошаговая инструкция для частного коттеджа выглядит следующим образом:

• монтаж нижних палуб – щиты поддерживаются снизу Н-образными стойками с шагом 0,7 – 1 м;
• установка боковых щитов – надеваются на сваи, устанавливаются на нижнюю палубу, фиксируются стяжками (шпильки или брус), подпираются снаружи укосинами или надеваемыми сверху П-образными элементами;
• армирование – каркасы из продольных прутков периодического сечения, обвязанные прямоугольными хомутами из гладкой арматуры, сопряжения стен усиливаются анкерами (П-образная или Г-образная форма) с соблюдением защитного слоя;
• перевязка арматуры – часть выступающих из свай прутков изгибают горизонтально и жестко фиксируют к верхнему поясу ростверка, оставшиеся стержни крепят к нижнему поясу;
• укладка бетона – опалубка заполняется смесью от одного угла по периметру, уплотняется вибратором.

Опалубка с уложенным армокаркасом ростверка.

Уход за бетоном аналогичен предыдущему случаю, нагружать конструкцию можно на 3 – 29 день в зависимости от температуры воздуха.

Таким образом, висячий или низкий ростверк по буровым сваями индивидуальный застройщик может построить своими силами. Технология позволяет сократить объемы земляных, бетонных работ, не нужно проводить дрены и утеплять отмостку.

Совет! Если вам нужны подрядчики, есть очень удобный сервис по их подбору. Просто отправьте в форме ниже подробное описание работ которые нужно выполнить и к вам на почту придут предложения с ценами от строительных бригад и фирм. Вы сможете посмотреть отзывы о каждой из них и фотографии с примерами работ. Это БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает.