Особенности и устройство свайно-ростверкового фундамента

Как сделать свайный фундамент своими руками по буронабивной технологии

В общем случае сваи изготавливают в следующем порядке:

1. бурение скважины;
2. установка арматурных каркасов;
3. заливка бетоном;
4. изготовление ростверка.

Перед началом работ выполняют разбивку фундамента. Под свайный фундамент нужно отметить расположение опор и границы ростверка. Эту работу выполняют с помощью обноски и шнура. Обноску изготавливают из деревянных стоек и перемычек. Она нужна, чтобы не повредить разметку при выполнении строительных работ. Расположение опор под здание отмечают строго по расчету.

Участок до бурения скважин нужно расчистить от мусора. По разметке снимают верхний плодородный слой почвы. Толщина такого слоя обычно составляет 15—20 см.

Бурение

Скважину бурят как ручным, так и механизированным инструментом (моторизированным или электрическим). В частном строительстве распространение получил ручной метод. Это вызвано доступностью и стоимостью необходимых приспособлений. Для изготовления свай по технологии ТИСЭ (с уширением в нижней части) потребуется специальный бур с откидывающимися ножами. Свайный фундамент с ростверком по технологии ТИСЭ отлично подойдет при строительстве на пучинистых грунтах (глина, суглинок, супесь). Уширения позволяют предотвратить выдергивание здания при морозном пучении.

Все скважины должны располагаться строго вертикально. Работы выполняют по разметке. В процессе контролируют расположение бура. Под фундамент в скважину насыпают песчаную подушку толщиной 20—30 см. Сыпучий материал разравнивают и уплотняют.

Следующий этап — установка опалубки. В этом качестве используют трубу из рубероида. Материал предотвращает повреждение опоры в период затвердевания и не дает цементному молочку уходить в почву. В процессе эксплуатации рубероид будет обеспечивать дополнительную гидроизоляцию. Трубы делают самостоятельно из рулонного материала.

Рубероид в процессе бетонирования расправляется до краев ямы

Арматурный каркас

Свайный фундамент с монолитным ростверком армируется прутами класса А400 (АIII), диаметр которых зависит от расчетной нагрузки. Основа каркаса — вертикальные стержни диаметром 10—12 мм. Именно они воспринимают изгибающую нагрузку.

Горизонтальные хомуты диаметром 6—8 мм необходимы для связывания основных в единое целое. Арматурный каркас должен выходить за пределы сваи. Позже его связывают с металлом ростверка своими руками.

Рекомендуем ознакомиться с подробной статьей о расчете буронабивного фундамента.

Заливка бетоном

Технология свайного фундамента предполагает использование бетона классов В15—В20 в зависимости от нагрузки. Применять материал с большей прочностью экономически не выгодно. Бетон можно сделать самостоятельно или заказать на заводе. Второй вариант предпочтительнее, поскольку в этом случае можно быть уверенным, что полученная смесь обладает определенной прочностью. При замешивании бетона вручную обязательно изучают руководство по этому процессу. Обычно инструкция есть на упаковке с цементом.

Сваи желательно нужно заливать за один прием. Перерывы в работе по изготовлению одного элемента приведут к его ослаблению. Бетонную заливку рекомендуется выполнять при температуре наружного воздуха 15—25 градусов по Цельсию. В этом случае бетон быстрее наберет прочность и будет прочным. Через каждый 30—50 см заливки по высоте делают небольшой перерыв, во время которого раствор уплотняют вибратором или штыкованием.

На твердение материала в среднем уходит 4 недели. В дождливую и холодную погоду времени требуется больше. Делать монолитный ростверк можно после того, как бетон наберет 50—70% своей прочности.

Основные ошибки и рекомендации при строительстве свайно-ростверкового фундамента

В процессе закладки свайно-ростверкового фундамента могут допускаться следующие типичные ошибки, которых лучше избегать:

1. Отсутствие надежной связи между сваями и ростверком.

Зимой, в результате различной степени промерзания утепленного и неутепленного грунта возникает дополнительная сила, которая стремится опрокинуть столбы-опоры. Это происходит из-за того, что мерзлая земля расширяется и давит на верхние части бетонных свай в направлении к полу постройки. Если столбы не были надежно зафиксированы вверху, есть большая вероятность, что их просто продавит под строение.

2. Отсутствие воздушной полости под ростверком.

Наличие воздушной полости особенно важно зимой. Если заранее об этом не позаботились, то может произойти следующее

Мерзлая земля расширяется и давит снизу на поверхность опоры. Значительное давление приводит к отрыву свай от ростверка, а, следовательно, и к нарушению целостности и устойчивости фундамента. Чтобы избежать такого развития событий, следует оснастить свайно-ростверковый фундамент плитой из пенополистирола на дне опалубки в процессе бетонирования фундамента. Эти плиты будут выполнять роль амортизатора.

3. Допущенные ошибки при расчете несущей способности.

Невнимательность и легкомысленность при расчете несущей способности конструкции гарантированно скажется на полученном результате

Ошибки в таком важном деле приведут к проседанию фундамента, а этот процесс необратим, и его сложно остановить. Наиболее устойчивы каменистые грунты, а наименее – песчаные

4. Малая глубина заложения опор.

Недостаточно глубоко заложенные сваи приводят к усадке, а, следовательно, полость между грунтом и ростверком уменьшается. И это снова возвращает нас к проблеме целостности фундамента. Чтобы избежать этого негативного эффекта, опору свай нужно закладывать ниже максимальной глубины промерзания, то есть делать заглубленный свайно-ростверковый фундамент.

Видеоролик от канала ForumHouse.tv прекрасно демонстрирует все качества свайно-ростверкового фундамента.

https://youtube.com/watch?v=fZ6fe8072kU

Недостатки свайно-ростверкового фундамента

Этот раздел по праву занимает основное место в статье и должен быть обязтельно принят ко вниманию каждым, кто собирается использовать данный тип фундамента в строительстве своего дома. Как можно видеть из предыдущего раздела у незаглубленного свайно-ростверкового фундамента есть только одно преимущество — его сравнительно невысокая стоимость. А вот недостатки такого основания гораздо более многочисленны и требуют списка для перечисления:

• Необходимость расчёта совместной работы ростверка и свай по распределению нагрузки между ними. Для строительства дома всегда нужно проводить расчёты фундамента, на котором он будет возведен — это необходимость. В то же время, гибридная конструкция из свай и бетонной плиты имеет очень сложную методику расчёта. Если при заливке ленточного основания вполне допустимо использовать расчеты фундамента из аналогичных по весу здания и типу грунта проектов, то здесь без специального расчёта с привлечением опытных специалистов никак не обойтись.
• Низкая несущая способность свай. Это обстоятельство ограничивает сферу использования конструкции только небольшими по весу строениями из лёгких материалов.
• Высокий риск разрушения основания под воздействием движений грунта вследствие их промерзания в морозную погоду. Именно про свайно-ростверковый фундамент говорят, что это причина № 1 деформации и разрушения частных домов.
• Необходимость утепления грунта вокруг дома и фундамента для предотвращения негативных последствий воздействия силы пучения грунта на ростверк и сваи.
• Технологические сложности с изготовлением бетонных свай правильной конструкции. У столбов такого фундамента должна быть расширения в нижней части для увеличения их несущей способности. Чтобы сделать такую сваю правильно нужно изготовить технологически подходящий бетон, без ошибок и неточностей, а также согласно всем требованиям провести его армирование, что выполнить достаточно сложно.

Если говорить про изготовление навесного роствёрка, то тут также есть свои нюансы.

• В процессе выполнения работы для дополнительной экономии и из-за кажущейся простоты самостоятельного изготовления всех деталей конструкции нередко принимается решение сделать всё своими руками. На практике эта процедура значительно более трудозатратна, чем заливке бетона при создании ленточного основания. Даже с подготовкой грунта, изготовлением опалубки и армированием, заглубленную ленту сделать легче, чем свайно-роствёрковую конструкцию.
• Бетонная лента с зазором между ней и грунтом приводит к необходимости защиты подпольного пространства от неизбежных тепловых потерь связанных со свободно продуваемым пространством под полом дома.
• Необходимость строго соблюдения технологии создания свай и большой риск в дальнейшем получить деформированное основание при допущении одной-двух ошибок. А также Невысокая несущая способность фундамента.

В заключении следует сказать, что свайно-ростверковый фундамент не рекомендуется к использованию в индивидуальном жилищном строительстве ввиду больших сложностей с расчётом правильного соотношения размеров бетонного ростверка и свай. Даже если все расчеты были проведены верно, технология создания каждого элемента должна быть полностью соблюдена в соответствии с проведенными расчётами, что не всегда может быть выполнено на практике.

Когда вам настоятельно предлагают выбор именно данной конструкции, то уточните у застройщика, какие гарантии он даёт и предоставят ли вам все расчеты будущей конструкции. Узнайте, какие именно сложности обычно возникают при создании этого основания и с учётом информации, полученной в этой статье сделайте правильные выводы об уровне компетенции строителя, с которым планируете иметь дело.

Знакомимся с буронабивным фундаментом

Идея буронабивного основания очень простая: там, где невозможно с минимальными затратами докопаться до плотного грунта, можно использовать длинные столбики-стойки. Для соединения их в общую конструкцию используется ростверк – монолитная железобетонная лента, связывающая оголовки свай.

Полезно знать о том, что сваи сильно отличаются от обычных массивных фундаментов по характеру взаимодействия с грунтом. Свая передает нагрузку двумя путями: через нижний торец (пятку) и через боковую поверхность за счет сил трения между стенкой и грунтом.

В зависимости от того, какая часть конструкции включена в работу, все буронабивные сваи делят на два типа:

• Стойки.
• Висячие.

Свая-стойка опирается на плотный почвенный слой. Висячая конструкция держит нагрузку только за счет силы контакта с окружающим грунтом. Поскольку плотное природное основание залегает достаточно глубоко, то значительная часть буронабивных конструкций относится к висячему типу.

Классификация, расчет и другие важные параметры, без которых невозможно выполнить устройство буронабивных свай, содержатся в СНиП 2.02.03-85 – настольной книге всех проектантов и подрядчиков. Застройщик может руководствоваться готовыми таблицами из этого норматива. В них указывается несущая способность опорных стоек. Зная ее и определив вес здания, можно подобрать нужное количество свай.

Данные, указанные в таблице, ориентировочные. Точное значение несущей способности буронабивной сваи рассчитывают по формуле, учитывающей несколько параметров:

• диаметр;
• марку бетона;
• вид армирования;
• глубину бурения;
• механическую прочность грунта.

После всего сказанного, возникает вопрос: для каких зданий оправдано строительство буронабивного фундамента с ростверком? Некоторые застройщики считают, что такая конструкция не способна выдержать большие нагрузки, поэтому используют ее только для легких каркасных зданий, а также домов из бруса, газо или пенобетона. Это не так. На сваях сегодня стоят тысячи кирпичных девятиэтажек и никто не сомневается в их надежности.

Прочность буронабивной стойки, изготовленной в полевых условиях немного ниже, чем у конструкции, прошедшей полный цикл заводской обработки. Тем не менее, ее с запасом хватит для возведения кирпичного дома.

Главным условием качества в этом случае является правильный расчет и точное соблюдение технологии, включающей несколько этапов:

1. Бурение скважины под буронабивные сваи (ручной мотобур или более мощная передвижная установка).
2. Монтаж обсадной трубы (в сыпучих и сырых грунтах).
3. Установку арматурных каркасов.
4. Бетонирование скважины.
5. Отсыпку песчано-щебеночной подушки под ростверк (толщина 10-15 см), компенсирующей подъем грунта в результате морозного пучения.
6. Монтаж опалубки над поверхностью земли, установку арматуры и заливку ростверка, связывающего сваи.

Преимущества и недостатки

Основание на опорах с ростверком имеет множество положительных характеристик. Вот самые важные из них:

• небольшие финансовые траты за счет уменьшения расхода материалов и низкого объема земляных работ;
• умеренная трудоемкость, возможность выполнить монтаж своими руками;
• простота подготовительных этапов;
• устойчивость и надежность, пригодность для зданий разной этажности и хозяйственных строений;
• возможность подобрать разновидность фундамента для многих типов грунта, в том числе – для сложных;
• применимость на участках с искривленным ландшафтом, а также при любом уровне грунтовых вод;
• простота проектных работ – можно спроектировать положение свай с учетом нахождения других подземных коммуникаций без их повреждения;
• длительный срок эксплуатации (при правильном подборе и точном соблюдении руководства по изготовлению);
• возможность делать полы по грунту для бань, хозяйственных зданий;
• исключение подтапливания построек при выборе свай адекватной длины;
• независимость от погодных условий, выполнение монтажных работ при температуре воздуха вплоть до -10 градусов.

Недостатки у свайного фундамента с ростверком тоже имеются. Если почва каменистая, он может не подойти, поскольку забивание опор станет невозможным. Для зданий, расположенных в регионах с суровым климатом, придется предусматривать интенсивные меры по теплоизоляции основания. Обустройство цокольного этажа, подвала будет исключено, либо потребует серьезных финансовых затрат. При неверном расчете количества свай и шага их расположения есть риск деформации конструкции.

Разновидности свай для индивидуального строительства

Свайные конструкции могут применяться в любом типе грунта, кроме скальной породы

Сваи, используемые в индивидуальном строительстве в качестве основания дома, который возводится в ослабленном грунте, – это длинные заострённые или с пятой конструкции. Они могут изготавливаться из металла, бетона, древесины. Сечение сваи может быть круглым или квадратным. Конструкция может заглубляться в готовом виде или собираться непосредственно в почве.

Свайные конструкции могут применяться в любом типе грунта, кроме скальной породы. В индивидуальном строительстве свайный фундамент используется в следующих случаях:

• Для возведения домов на территории с высоким УГВ.
• Если верхний слой почвы на участке – это торфяник или плывун со слабой несущей способностью. Тогда сваи заглубляют до нижних более плотных слоёв породы.
• Если глубина промерзания почвы более 2 метров.
• При строительстве на склонах с резким крутым рельефом.
• Если конструкции дома имеют значительный вес (более 350 т), то целесообразно выполнить фундамент на сваях.

Сваи с заострённым концом забиваются в подвижный грунт при помощи специального молота, пока не достигнут плотной породы. Винтовой фундамент делается на сваях, один конец которых имеет специальный винт. Для монтажа этой конструкции используется специальный ключ. Если сваю нужно изготовить прямо в грунте, то в породе бурится скважина, которая потом армируется и бетонируется.

Необходимая длина сваи высчитывается проектировщиками в зависимости от нагрузок и особенностей местности

Сваи могут отличаться по материалу, из которого они выполнены, форме, способу изготовления и погружения в грунт.

По способу заглубления выделяют следующие виды свайных изделий:

1. Забивные конструкции погружаются в землю без выемки грунта. С этой целью используется специальная техника (вибровдавливающие и погружающие устройства).
2. Набивные железобетонные и бетонные изделия монтируются путём заливки бетона в заранее пробуренную скважину.
3. Железобетонные буровые сваи устанавливаются в пробуренные скважины.
4. Винтовой фундамент делается из свайной конструкции с винтом на конце. Она закручивается в породу при помощи строительной техники. Очень часто для облегчения монтажа используется специальный ключ.

Свайный фундамент различается и по характеру работы:

1. Свайные изделия в роли стоек передают давление от дома на прочный несущий грунт, находящийся под слоем рыхлой ослабленной породы. Эти конструкции имеют гладкую поверхность, которая плохо сцепляется с породой. Поскольку 80 % нагрузки передаётся на основание таких свай, они имеют широкую пяту в нижней части для восприятия нагрузки. Сюда относятся изделия ТИСЭ с уширением в нижней части и конструкции, бетонирующиеся в обсадной трубе или скважине (однако в этом случае конструкция теряет 20 % прочности). Эти изделия практически не подвержены осадке.
2. Свайные конструкции висячего типа передают часть нагрузки на окружающий их грунт за счёт силы трения. Эти изделия имеют неровную поверхность, которая помогает им цепляться за грунт по всей их длине. К таким конструкциям можно отнести буронабивные сваи, когда бетон просто заливается в пробуренную скважину. В этом случае 60-70 процентов несущей способности обеспечивается за счёт неровных боковых поверхностей. Такие конструкции используются при высоком расположении грунтовых вод, при необходимости сократить объёмы земляных работ, при наличии под слоем рыхлой породы более плотного грунта, который не настолько сильный, чтобы удержать сваи-стойки.

В зависимости от материала сваи бывают:

• Бетонные или железобетонные. Цена таких конструкций невысока, к тому же они долговечные и могут изготавливаться прямо на месте при наличии специальной техники. Для изделия используется бетон М 200 и выше.
• Стальные элементы выполняются из труб и прокатных стальных профилей. Однако такие конструкции нуждаются в антикоррозийном покрытии, специальной технике для монтажа свай длиннее 3 м. Цена таких конструкций значительная из-за большого расхода материала.
• Деревянные конструкции делаются из бревна диаметром 220-340 мм, их длина доходит до 8,5 м. Обычно используются ошкуренные брёвна из древесины хвойных пород. Такие конструкции практически не используются в наших широтах из-за сильной подверженности гниению. Однако современные препараты против гниения способны значительно улучшить ситуацию.

Подготовительные мероприятия для устройства буронабивного фундамента

Для того, чтобы фундамент в котором используются буронабивные сваи с ростверком имел высокие характеристики прочности и надёжности необходимо произвести расчёты допустимых нагрузок.

Чертёж с названия элементов буронабивной сваи Это даёт возможность оптимально подобрать диаметр свайного основания и необходимое их количество для конкретного места строительства и типа используемого материала постройки. При проведении расчётов используются следующие данные:

• ориентировочный вес будущего здания с допуском в большую сторону;
• конструкция возводимого здания, наличие внутренних стен, пристроек, зон с дополнительным выносом;
• тип грунта и его особенности;
• точка промерзания грунта и высота подъёма грунтовых вод;
• планируемый диаметр свай и показатель прочности цемента;
• длина и запас прочности арматурных элементов;
• коэффициенты стандартных продольных нагрузок земляного грунта на сваи.

Надо отметить и то, что в соответствии со строительными нормами при расположении свай должно быть учтено следующее:

• максимальное расстояние между сваями составляет 2 м;
• минимальное допустимое расстояние может быть не менее 3-х диаметров самой сваи.

Свайно-ростверковый фундамент по буронабивной технологии своими руками

Бурение

Перед началом работ по устройству основания с применением буронабивной технологии, необходимо выполнить разбивку участка под бурение. Расстановку свай на плане и на местности начинают с углов дома, потом в местах состыковки периметра и несущих стен.

Проектная схема расстановки свай

Для бурения скважин под монтаж буронабивных свай, применяется специальная техника – ямобур – со шнековой установкой вертикального бурения. В полученную скважину опускают опалубку. Если свая будет круглого сечения, то роль опалубки может выполнить рубероид, сложенный в несколько слоёв или оцинкованная сталь. Также для опалубки можно применить деревянные щиты, для формирования сваи прямоугольного сечения.

После бурения и монтажа опалубки, в ствол устанавливают арматурный каркас.

Арматурный каркас

Арматурный каркас изготавливается на участке строительства из витой арматуры диаметром 12 мм. Для этого отмеряют 3 — 4 стержня длиной, превышающей глубину скважины на 60-70 см. Впоследствии эти «хвосты» будут увязаны с армокаркасом ростверка.

Арматурные стержни формируют в виде трех- четырехугольника с таким размером, чтобы до стенок опалубки был зазор 4-5 см. Обвязывают стержни поперечной арматурой гладкого профиля с диаметром, меньше чем основные стержни.

Заливка бетоном

В случае небольшого объёма, бетон для заполнения свай, готовят прямо на участке с использованием бетономешалок.

Заполнив сваю бетоном его нужно вибрировать, чтобы исключить усадку и образование пустот в теле конструкции.  Этот процесс позволит добиться однородности и требуемой прочности. Во время первоначального схватывания бетона в конструкции, а это 4-5 дней, подготавливают каркасы для ростверка.

После заливки всех свай выполняют устройство ростверка. В случае с высоким ростверком готовят нижнюю платформу опалубки. Нижней опорой опалубки может служить песок, если высота не превышает 30 см, или деревянные щиты которые опираются на края свай. Снизу опалубка укрепляется дополнительными опорами.

Вид свайного фундамента перед установкой опалубки и каркаса ростверка

После формирования низа ростверка монтируется каркас ростверка, который соединяется с каркасом свай. Устанавливаются боковые стенки опалубки и после этого приступают к заливке бетона.

Если бетон заливают при температуре +20 и выше, опалубку можно снимать через 4 дня. В случае выполнения работ с температурой окружающего воздуха не выше +10 , то необходимо выдержать паузу в 14 дней.

Опалубка готова под заливку бетоном

Плюсы и минусы свайно-ростверкового фундамента

Подбирая основание для будущего строения необходимо изучить плюсы и минусы свайного фундамента с ростверком. Такая конструкция имеет отличную устойчивость и высокую несущую способность

Это особенно важно для строительства домов на почвах, которые склонны к подвижкам. Данный тип фундамента часто встречается в сейсмически активных зонах, когда основа останется неподвижной при небольших землетрясениях

Ростверк лишь соединяет сваи и равномерно распределяет нагрузки между ними

Свайно-ростверковый фундамент целесообразно выбирать для строительства сооружений на грунтах со сложной структурой, особенно в горной местности, которая характеризуется небольшим слоем сыпучего грунта. Производители выпускают сваи различной длины, что позволяет возводить фундамент на склонах, а также создавать криволинейные объекты. Свайно-ростверковый фундамент является идеальным основанием для строительства здания из любого материала.

Благодаря тому, что ростверк не контактирует с землей, исключается вероятность подтопления сооружения грунтовыми водами, попадания в дом грызунов и различных насекомых. Для возведения свайного фундамента с ростверком нет необходимости в предварительной очистке и выравнивании площадки строительства, что уменьшает трудоемкость и себестоимость работ

Возводить фундамент можно самостоятельно без привлечения мощной строительной техники, что особенно важно в условиях плотной застройки или на небольших земельных участках

Однако данная конструкция имеет свои недостатки. При проектировании этого типа фундамента следует выполнить точные расчеты с привлечением специалиста. Здесь следует учесть длину, диаметр, вес, количество свай и их точное месторасположение.

Ростверк будет идеальным вариантом для загородного дома

Еще одним недостатком является трудоемкий ремонт основания, который потребует сооружения подпорных стенок или установки дополнительных свай. Возведение свайного фундамента с ростверком исключает устройство подвального помещения и требует дополнительного утепления нижней части здания.

Итоговые моменты

Свайно-ростверковый фундамент представляется как уникальное совмещение характеристик и свойств ленточного и свайного основания. Может использоваться при возведении небольших зданий и инженерных сооружений. Равномерно распределяет нагрузку от стен строения между всеми элементами основания, предотвращая осадку и появление трещин в стенах. Ростверк отличается надежностью и качеством от свайного основания и более технологичен, чем обыкновенный ленточный фундамент. Своими силами одолеть такую стройку можно, но в любом случае, для выполнения расчетов по фундаменту, придется пригласить специалиста.