Фундамент на буронабивных сваях с ростверком технология установки, виды и преимущества

Что в активе

Как и любое другое основание, имеет свайно ростверковый фундамент плюсы и минусы. Среди приоритетных качеств можно назвать:

• Возможность выполнять строительство, практически, на любых грунтах, которые не рассматриваются для этих целей в случае с ленточным или другим видом основания. Это, так называемые, пучинистые (подвергающиеся промерзанию) грунты. Сюда же можно отнести подвижные почвы, осыпающиеся и другие неустойчивые виды.
• Устойчивость, большая несущая способность, позволяющая строить даже двухэтажные здания, а также использовать для стен и кровли материалы с большим удельным весом. Расчетная максимальная нагрузка составляет до 5 тонн. В этом аспекте для строительства рассматриваются районы с высокой отметкой пролегания подземных вод, в поймах рек. Благодаря уникальной конструкции свай, они преодолевают сопротивление почвы, вод. Заглубляются в недра, достигая твердого слоя. Обеспечивается устойчивость, которая передается всей конструкции дома.
• Расширение охвата строительством территорий, которые не рассматривались в этом аспекте при ленточных и других видах фундаментов. Косогоры, склоны с трудной геометрией ландшафта. Можно выполнять работы с минимальным уроном для окружающей среды, не нарушая плодородный и целинный слой почвы. Доступность ориентирования дома так, чтобы не рубить деревья, а их корневую систему не повредить забитыми сваями.
• Формирование набивных свай отдельно от ростверка: экономия на бетонной смеси, отказ от готового раствора и приготовление его самостоятельно.
• Расположение свай рядом с подземными трубопроводами, кабельными линиями, канализационным коллектором, согласно плану местности застройки, не нарушая их функциональности.
• Особенность фундамента – монолитность связки опор и ростверка позволяет в случае усадки грунтов осесть сразу всей свайно-ростверковой конструкции. При этом она не работает на излом, не деформируется, не ломается.
• Не требуется особой предварительной подготовки местности для свайного метода (если ростверк не заглубленный, и не нужно формировать котлован). Для ввинчивания свай достаточно мотобуром, шнековым инструментом или обычной штыковой лопатой произвести выемку грунта в определенных отмеченных на местности местах. Это позволяет уйти от трудоемких операций.
• Обустройство повышенного ростверка, опирающегося на грунт, нивелирует пространство между фундаментом и землей, не дает проникнуть холодным массам между грунтом и основанием, что сокращает тепловые потери. Кроме того, предусмотренная по технологии песчаная и гравийная прослойка толщиной 0,1-0,15м, находящаяся в вырытом углублении, обладает противопучинистым свойством, впитывает и отводит лишние сточные воды.
• Возведение высокого ростверка на почвах, характеризующихся высокой степенью промерзания оправдано, т.к. обеспечивает высокую пользовательскую способность. В этом случае нижняя граница ростверка не достает до поверхности грунта на 10 см или даже выше. Такой зазор спасает фундамент при вытеснении (пучении) почвы при замерзании, предотвращает возникновение вертикальных нагрузок. Она не давит снизу на конструкцию. В то же время, обеспечивается естественное проветривание нижней плоскости дома, устранение конденсата, уменьшение влажности.
• Практически, устраняется риск затопления при поднятии вод во время паводков. Свайные конструкции позволяю возвышаться над поверхностью земли до 2 м, что не только защищает строение от подтопления, но всю находящуюся в доме домашнюю утварь.
• При определенных навыках работы, освоив теоретическую часть, имея на руках верные расчеты закладку фундамента можно производить собственными силами, не привлекать для этих целей специальные землеройные механизмы.
• Небольшие материальные вливания на проведение строительства. По оценкам экспертов экономическая сторона вопроса обойдется на четверть меньше общих запланированных расходов. Для сравнения: для других видов оснований этот показатель достигает 45% сметы.
• Высокая скорость строительства.

Монтаж винтовых труб

Установка свайно-ростверковых систем начинается с монтажа самих винтовых труб.

Если опоры небольшой длины, до трех метров, установить их можно даже самостоятельно без привлечения техники и аппаратуры. Для этого необходимо просто в верхнюю часть опоры продеть трубу, которая станет двусторонним рычагом. Далее два рабочих должны осуществлять вращательные движения при помощи рычага, постепенно погружая опору в грунт.

Очень важно строго контролировать вертикальное направление трубы. Опора должна стоять максимально прямо и не иметь наклона

В противном случае под тяжестью конструкции она может начать склоняться сильнее, что повлечет перекос фундамента.

Если же опоры большие и имеют длину более трех метров, для их установки необходимо использовать специальную аппаратуру.

Как правило, строители нанимают специальные машины, включающие в себя установки для погружения свай. В такой установке имеется вращающий механизм, к которому прикрепляется труба, а затем погружается в грунт. В основном такие аппараты используют исключительно на больших строительных объектах.

Гидроизоляция свайно-ростверкового фундамента

Основание с ростверками нуждается в гидроизоляции, которая защищает фундамент от влаги. Особенно актуально устройство гидроизоляции для заглубленных свайно-ростверковых фундаментов. Для повышенных ростверков также желательно произвести гидроизоляцию. Различают следующие варианты гидроизоляции:

• обмазочная — обвязка покрывается слоем битумной мастики;
• рулонная — монолитная лента обмазывается тонким слоем мастики, а сверху укладывается рулонная гидроизоляция;
• напыляемая — жидкий состав с водоотталкивающими свойствами (типа «жидкая резина») наносится пульверизатором;
• проникающая – раствор с высокими адгезивными свойствами, которым обрабатывается фундамент для защиты от влаги.

Выбор гидроизоляции зависит от уровня грунтовых вод, типа почв, разновидности ростверка, финансовых возможностей и личных предпочтений владельца. У разных типов гидроизоляции существуют свои достоинства и недостатки, которые рекомендуется учитывать при выборе.

О минусах

Разбирая плюсы и минусы ростверкового фундамента на сваях, в качестве недостатков выделяют некоторые ограничения при возведении:

• Невозможность установки свай на каменистых грунтах. Твердые минеральные породы не позволяют лопастям свай проводить бурение, заглубляться на нужную глубину. На них невозможно выдержать необходимую горизонтальную соосность.
• Проблематично устанавливать опоры на грунтах с горизонтальным смещением. Не желательно ставить фундамент на участках, где грунт может просесть. Это чревато нарушением устойчивости опор и провалами грунта.
• При установке высокого ростверка в климатических районах с преобладанием низких температур воздуха свободный воздушный поток между основанием дома и почвой выхолаживает тепло через пол, из-за высокой теплопроводности бетонного основания. Для таких регионов требуется проведение дополнительных мероприятий по его утеплению.
• Невозможно строительство цокольного этажа, подвала, другого вида заглубленных помещений.
• Свайно-ростверковая технология рассчитана на легковесные конструкции и дома со средними весовыми показателями. Каменную кладку, железобетонные блоки в качестве стен опоры не выдержат. Если же такие стены и возводятся, но винтовые сваи заменяют железобетонными столбами, усиленными арматурой. Заливают цементом высокой прочности. Это требует дополнительных точных расчетов и материальных затрат.

К строительству фундамента можно приступать только после всесторонней оценки объекта, пройдя теоретическую подготовку, сделав расчеты, сопоставив свои финансовые возможности, взяв во внимание положительные и отрицательные моменты, которые могут возникнуть в работе. https://www.youtube.com/embed/mbYTqerXPZk

Ростверк из бетона

Этот вариант ростверка наиболее сложный в монтаже.Он требует сборки опалубки, установки армирующего каркаса и гидроизоляции будущего ростверка. На винтовых сваях такой ростверк редко бывает высоким. К тому же он обладает высокой жесткостью и нежелателен для использования на сильно пучинистых грунтах.

В то же время такой ростверк способен выдержать вес более тяжелого здания с правильным распределением нагрузки на сваи. Поэтому он несмотря на сложность монтажа очень популярен.

Еще ростверк можно разделить по другим критериям. Это различные виды соединения опор, например, ленточным по периметру здания, кустовым в местах максимальной нагрузки или монолитным в виде плиты. Вне зависимости от вида ростверка на сваях он требует корректного расчета нагрузки для получения качественного фундамента.

Назначение и функции

Сваи оптимальны на участке со сложным рельефом

При проектировании собственного частного дома обязательно нужно разобраться, что это такое свайный фундамент с монолитным ростверком, и подходит ли он для этого конкретного случая.

В качестве несущих опор сваи являются оптимальным вариантом в сложных геологических условиях, когда силы пучения оказывают значительное воздействие на подземные конструкции, а большой уровень промерзания потребует заглубления монолитной ленты свыше 2 м.

На схеме показано, как работает конструкция свайного ростверка:

Технология изготовления отличается от обычной установки здания на сваи тем, что все опоры связываются в единое основание цельным поясом, принимающим и распределяющим нагрузки на столбчатые опоры.

Виды ростверка

Ростверк соединяет сваи между собой

Проектным расчетом, исходя из условий участка и общего веса здания, выбирают, какой вид свайно-ростверкового фундамента целесообразно применить.

На решение оказывает влияние необходимость устройства под венцом вентилируемого подполья, возможность подтопления паводковыми водами, уклон (рельеф) площадки.

Исходя из таких условий, определяют высоту ростверка свайного фундамента:

Низкий ростверк имеет достоинства ленточного фундамента

Низкий ростверк является комбинацией незаглубленного ленточного фундамента со сваями, что существенно повышает надежность, жесткость, устойчивость всей несущей конструкции.

Этот вариант сочетает достоинства свайного и ленточного типа фундаментов, при том, что объединение значительно компенсирует недостатки, проявляющиеся по отдельности:

• весовая нагрузка здания передается на фундаментную бетонную ленту и за счет наличия армирующего каркаса перераспределяется на всю площадь опоры;
• монолитная низкая лента опирается своей нижне частью между сваями на подушку (грунт), обеспечивая площадь контакта с опорой по всему периметру;
• зимой воздействие сил у поверхности компенсируется заглубленными столбами свай.

Повышенные ростверки применяют на сложных неустойчивых почвах

С повышением уровня грунтовых вод растет высота бетонного ростверка относительно поверхности почвы.

Повышенный тип используют на плывунах, торфяниках, карстовых, лесовых, плодородных почвах, толщиной больше 1,4 м.

Такое расположение исключает воздействие боковых сил на монолитный ростверк, а сваи являются не только опорами, но и якорем в подвижных породах.

Устройство такого фундамента сокращает объемы производства земляных работ, потребует меньшего количества материалов и денежных затрат, чем бетонная лента или плита. При монтаже монолитный железобетонный ростверк потребует точного соблюдения проектных размеров и технологии производства работ.

Деревянный брус — наиболее дешевый материал

Основой для ростверка под свайный фундамент выбирается сырье, способное по своим характеристикам длительно выдерживать постоянную и переменную нагрузки, заложенные в проектный расчет дома.

Прочный ростверк на сваях изготавливают из таких материалов:

• стальные профили (швеллер, двутавровая балка);
• деревянный брус (оцилиндрованное бревно);
• бетонное (железобетонное) литье.

Низкий свайно-заглубленный фундамент может быть только с бетонным ростверком.

Бетонные конструкции применяют для тяжелых домов

Высокими делают металлические ростверки, так как при своей большой прочности они нуждаются в защите от влаги.

Железобетонный тип, возвышающийся над землей, применяют при постройке достаточно тяжелых домов, так как на высоте бетонирование потребует хорошей опалубки.

Еще один критерий – срок службы материалов стен постройки. Выбранный ростверковый фундамент должен соответствовать или превышать по эксплуатационным качествам конструкциям, расположенным выше него.

Как опирают свайный фундамент с ростверком из разных материалов на сваи представлено на схеме:

Перед тем, как рассчитать несущую способность свайных фундаментов с учетом общей нагрузки, надо принять к сведению, что запас прочности для них должен составлять 1,4 (в других типах оснований обычно рассчитано на 1,2).

Виды ростверка на винтовых сваях

Чаще всего ростверк делят по высоте его расположения и материалу изготовления. По высоте он может быть трех видов:

1. Высокий.Повышенный.Заглубленный.

Внешне заглубленный ростверк напоминает обычный ленточный фундамент.

Но это обманчивое впечатление, сваи в такой конструкции присутствуют, хотя и располагаются ниже уровня поверхности земли. Бетонный заглубленный ростверк также требует удаление земли и монтаж армокаркаса с опалубкой. Такой вид не рекомендуется для пучинистых грунтов.

Повышенный ростверк незначительно поднять над уровнем грунта. Высота подъема не превышает 10 см.

Такой вид используется на мало пучинистых грунтах. Его плюсами являются снижение затрат на отделку фасада и возможность организации пола нормальной температуры без дополнительных финансовых вложений.

Свайный фундамент на чрезмерно пучинистых грунтах требует высокого ростверка. В этом случае он расположен на 15 см и выше уровня почвы.

Такой вид также оптимален для монтажа на неровных участках или склонах. Но у него есть минусы в виде невозможности обустройства подвального помещения и потребность в дополнительном утеплении чтобы избежать появления холодного пола в доме.

Каждый из этих видов может быть выполнен в разных материалах. Исключением является использование дерева для заглубленного ростверка.

Строительство монолитного ростверка на буронабивных сваях

Для начала нужно рассчитать размеры: площадь сечения ростверка, глубину скважин под сваи, размеры армирующего каркаса и диаметр арматуры, тип конструкции опалубки, вычислить, сколько понадобится строительных материалов. Подробная пошаговая инструкция предусматривает много шагов, и первый из них – проведение геологических и геодезических изысканий, состоящих из таких мер:

1. Исследование поведения грунта под воздействием статических нагрузок;
2. Проведение пессиометрии, динамического и статического зондажа;
3. Лабораторное исследование грунтовых вод на разных уровнях залегания до трёх метров ниже расчетного уровня;
4. Выводы по влиянию объекта на соседние сооружения и экологическую обстановку в месте строительства.

Расчет шага свайного поля

По результатам изысканий и исследований составляется план послойного геологического разреза. Согласно послойному расположению устанавливается нормативная несущая способность глинистого, суглинистого, песчаного грунтов, что пригодится при расчетах несущих нагрузок для свай. На конкретном примере: двухметровый тугопластичный суглинок, метровый слой твердого суглинистого грунта и слой влажного песка позволяют использовать такие варианты буровых свайных столбов, чтобы возмести прочный фундамент свайно ростверкового типа:

1. С глубиной погружения ≥ 3 метров свай Ø 0,5 метра;
2. С глубиной погружения ≥ 3 метров свай Ø 0,4 метра;
3. С глубиной погружения ≥ 2 метров свай Ø 0,5 метра.

Для варианта №1 несущая способность сваи = 15400 кг, для варианта №2 = 10700 кг, для варианта №3 = 7000 кг. Зная, что максимальная нагрузка на сваи во всех трех решениях буде одинаковой, максимальный шаг свайного поля () уменьшится: для варианта №2 – на 80 см, для варианта №3 – на 160 см. Вывод простой: буронабивных свай длиной 3 метра потребуется меньше, чем свай длиной 2 метра, в 2,2 раза.

Ширина бетонной ленты при заливке ростверка рассчитывается, исходя из следующих факторов:

1. От диаметра свайного столба. Сваи из бутобетона и железобетона должны быть в диаметре не менее 50 и 30 см;
2. От ширины стены дома;
3. От толщины защитного бетонного слоя арматурного каркаса – по 3 см от прутьев.

Армирование свайно-ростверкового фундамента

Заглубляется ростверк в зависимости от свойств грунта.

1. Висячая конструкция ростверк защищается забиркой (защита пространства между поверхностью грунта и первым этажом);
2. Под дном низкого ростверка вынимается слой грунта толщиной до 15 см;
3. При обустройстве высокого ростверка пространство подполья позволяет скомпоновать разводку инженерных коммуникаций;
4. Наземное устройство ростверка под свайно ростверковый фундамент для дома позволяет обустроить пол по поверхности грунта, чтобы не тратиться на дополнительное перекрытие.

Что представляют собой ростверки на сваях

Ростверк может принимать вид монолитного ленточного фундамента, расположенного под необходимым углом на склоне.

Расстояние между его железобетонными, металлическими или деревянными балками определяется в том случае, когда проводится расчет.

Расчет может производиться вручную, хотя удобнее использовать специально предназначенный для этого онлайн калькулятор.

Технология позволяет заглубленным опорам проникать на нужную глубину даже на пологом склоне. При возведении ростверка своими руками, расстояние между сваями должно быть рассчитано с особой тщательностью — в чем может помочь специальный калькулятор.

Технология имеет свои нюансы. Так, например, при возведении деревянных строений между фундаментом и полом рекомендуется применять деревянные балки.

Если ростверк изготовлен с применением облегченных стальных уголков, и расстояние между ними позволяет размещать конструкцию на склоне, то изделие вполне может выдержать вес небольшого одноэтажного строения.

Как монтируют ростверк на сваях

Правда, перед началом работ, рекомендуется произвести точный расчет, и в этом может помочь онлайн калькулятор. Этот же калькулятор поможет просчитать расстояние между опорами даже в том случае, если строение будет возводиться на склоне.

Недостатки при реализации такого метода практически отсутствуют, а очевидное преимущество – это надежность конструкции и значительная экономия средств.

Расстояние между опорными точками конструкции может меняться в зависимости от ее масштабов. Балки, выполненные из железобетона и металла, могут быть задействованы в том случае, если планируется возведение многоэтажного здания, которое имеет большой вес.

Те разновидности конструкций, в которых столбы в верхней части образуют столбчатый или свайный фундамент, распределят нагрузку равномерно между всеми элементами несущего типа, которые присутствуют в структуре здания.

Недостатки в этом случае практически не проявляют себя. Представленная конструкция носит название ростверка на винтовых сваях.

У такого ростверка отсутствуют недостатки и технологические излишества, а отзывы о конструкциях такого типа в большинстве своем хорошие.

Металлоконструкции свайных фундаментов (ростверки сваи)

Название конструкция получила из образования двух немецких слов, которые обозначают решетку и строение. Изначально данный строительный термин обозначал решетку, которая состояла из деревянных брусьев, которая снабжалась специальным помостом.

Раньше ростверк применялся в процессе возведения зданий, которые находились поблизости с водой. Сваи, изготовленные из дерева и каркас из того же материала надежно защищали дом от вредоносного воздействия влаги. Фундамент, в состав которого входят винтовые сваи формируется в трех случаях.

1. При наличии сложного ландшафта строительной площадки.
2. Из-за особых технических условий грунта.
3. При возникновении необходимости в быстром возведении строения.

На сегодняшний день наиболее востребованным, экономически выгодным и обладающим высокой степенью надежности считается ростверк из бетона.

Он получил широкую популярность при строительстве загородных домов, которые возводятся из самых различных материалов. Швеллера на винтовых сваях применяются в:

• Кирпичных домах;
• Домах блочного типа;
• Зданиях, располагающихся на железных каркасах;
• Бревенчатых срубах.

Подвесной ростверк на сваях

Благодаря такому жестко зафиксированному швеллеру происходит объединение фундамента в одну конструкцию характеризующуюся монолитностью и высокой степенью устойчивости.

Расчет свайно-ростверкового фундамента

Расчет комбинированного основания с железобетонным ростверком состоит из двух частей:

Расчет свайного поля

Структура и принцип расчета зависит от типа используемых опор. Для винтовых опор при расчете определяется их диаметр, размер лопастей, глубина заложения, расстояние между сваями. Рассчитывая буронабивные опоры необходимо определить глубину, диаметр и шаг, а также произвести дополнительный расчет армирования.

Расчет железобетонного монолитного ростверка

Цель расчета монолитного ростверка свайного фундамента заключается в вычислении продавливания конструкции, ее возможности противостоять изгибающим нагрузкам и определении прочности сечения при воздействии поперечных сил. Процесс расчета подробно описан в СНиП 3.03.01-87, СП «Проектирование и устройство свайных фундаментов» и ГОСТ Р 52086-2003. В сфере частного домостроения производить эти сложные расчеты не целесообразно. Достаточно определить основные размеры обвязки для свайного фундамента:

Глубина заложения ростверка

Глубина заложения напрямую зависит от того, какой тип фундамента был выбран. Напомним, что относительно уровня земли свайно-ростверковый фундамент может быть висячим, повышенным, мелко- и глубоко заглубленным. Свайная часть комбинированного свайно-ростверкового фундамента закладывается как минимум на глубину промерзания почв. Оптимальная глубина заложения ростверка — 10-30 см ниже нулевого уровня. Чем тяжелее масса дома, тем больше должен заглубляться ростверк.

Если ростверк недостаточно заглублен, то фундамент может дать усадку, которая приведет к исчезновению воздушной прослойки между грунтом и монолитной лентой.

Ширина ростверка свайного фундамента

Ширина обвязочной монолитной ленты определяется по формуле:

В = М/L*R

где: В — ширина ленты; М — масса дома (материалы + нагрузки); L — длина ростверка; R – коэффициент несущей способности грунта, определяемый по таблицам в СНиП.

Длина ростверка — это сумма периметра фундамента и несущих стен. Формула подходит для расчета ширины повышенного и заглубленного основания. Еще один способ вычисления ширины обвязочнойленты без использования формулы: ширина равна диаметру используемых свай плюс 25-35 см. Ширина висячего ростверка определяется в ходе сложных расчетов, которые можно произвести при помощи специальных инженерных программ.

Высота ростверка свайного фундамента

Высота зависит от типа стройматериала, из которого будет возводиться дом. Под газобетон достаточно высоты 40 см, для силикатных блоков — 50 см, более тяжелых материалов — 60 см. Относительно ширины высота ростверка должна составлять 90-110%.

Если ростверк будет одновременно являться цоколем дома, то следует сделать его повыше — 50-60 см. Это необходимо для устройства продухов, которые располагаются на высоте 30-40 см от нулевой отметки.

Пример расчета ростверка для свайного фундамента: строится дом из газобетона с длиной несущих стен 100 м на плотных песках с использованием винтовых опор диаметром 108 мм. Масса дома составляет 55 т. Заглубление ростверка, учитывая массу строения, принимаем 0,2 м. Рассчитываем ширину: В = 55 т/100 м * 75. Ширина составляет 41 см (по другому расчету 10,8 см + 30 см = 40,8 см). Высота ростверка будет составлять 40 см, из которых 20 см будет заглублено под землю.

Установка винтовых свай

Монтаж опоры с помощью оборудования

Установку опор длиной до 2-х, 3-х метров производят ручным способом. Через отверстие в верхней части металлического стержня продевают трубу небольшого диаметра, которая будет служить двусторонним рычагом.

Двое рабочих вращательно-поступательным движением с помощью рычага погружают винтовую сваю. Во время работы осуществляется строгий контроль над вертикальным положением опоры. Во время затруднений погружения стержня в грунт, длину рычага увеличивают надеванием на его концы отрезков трубы большего диаметра.

Винтовые сваи больших размеровпогружают в грунт механизированной установкой, имеющей вращающий механизм на конце подающей консоли.