Столбчатый свайный фундамент — это тип фундамента, состоящий из вертикальных свай, которые погружаются в грунт для обеспечения несущей способности здания. Такие фундаменты используются в условиях слабых или неустойчивых почв, где традиционные плиты или ленточные фундаменты не обеспечивают достаточной прочности и устойчивости.
Основной принцип работы столбчатого свайного фундамента заключается в передаче нагрузки от конструкции на глубже расположенные слои грунта, что позволяет минимизировать осадку и предотвращает деформации. Этот тип фундамента часто применяется в строительстве жилых и коммерческих объектов, а также в загородных домах, где важна надежность и долговечность основания.
Столбчатые (свайные) фундаменты
Эх, классную я написал статью про столбчатые (свайные) фундаменты. Ее раскопировали сразу на 33 сайта! Такое признание у интернетовских жуликов доставляет истинное удовольствие. Срочно нужно переписывать. А знаете, как сложно переписать хорошую статью, написанную в приступе дикого, ничем не сдерживаемого вдохновения?
И не странно ли, что фундаментные сваи меня так вдохновили? Не странно. Я уже неоднократно (во вторых изданиях своих статей) писал про фаллические символы. Дело в том, что с древнейших времен фаллос являлся символом мужской силы и фертильности. Очень у многих народов фаллос является символом всего сильного и доброго.
Способен, по мнению некоторых древних и современных народов отгонять злых духов. Вполне возможно, что дом, построенный на красивых и выразительных сваях ждет счастливое существование. Возможно, что и людей, живущих в таком доме ждут здоровье, долголетие, множество детей и счастье во всех смыслах. Задумайтесь об этом.
Я же отношусь к дому на сваях с большим уважением, но считаю, что установка хороших и крепких свай не в силах обычного человеческого существа, если это существо не вооружено хорошей мощной строительной техникой.
Поскольку фундамент на сваях имеет заниженную площадь опоры на грунт, он склонен к врастанию, погружению в землю. Именно поэтому основным условием, необходимым для функционирования хорошего надежного и мощного свайного фундамента является глубина погружения свай в грунт.
Именно там, в глубине, метрах в 5 и ниже от поверхности земли, грунт уже сжат на столько, чтобы удержать и сваю, и дом, на ней построенный. На такой большой глубине сваи держатся не только за счет того, что их основание упирается в трудносжимаемый слой грунта, а еще и за счет трения вышележащих слоев грунта о сваю. И, заметьте, сваи не просто вставляются в дырку в земле. Сваю забивают, и это дает дополнительное сжатие грунта вокруг, а главное под нею.
Если вы скачаете и прочитаете первое издание статьи, то увидите там выдержку из Большой Советской энциклопедии. Энциклопедию писали очень умные люди и им можно верить. Я всегда верю и вам советую. Кстати, если на первый взгляд в умной книжке написана какая-то фигня, то очень большая вероятность того, что это не книжка глупая, а вы чего-то не понимаете.
Ну не может умный человек написать чушь! А вот написать непонятно — может. Единожды это поняв, я с тех пор всегда пытаюсь выяснить для себя все непонятные моменты и только потом уже судить о ценности информации. Так вот в 8 случаях из 10 я почерпываю из таких непонятных произведений очень много интересного и полезного. Так и с энциклопедией. Там каждое слово — золотой самородок.
Люди пишут энциклопедии, оттачивают статьи до такой степени, чтобы выразить максимум смысла в рамках маленькой, порой крошечной статьи. Судите сами!
"Выбор между свайным и обычным фундаментом на естественном основании производится на основе их технико-экономического сравнения в данных инженерно-геологических условиях строительной площадки, с учётом особенностей проектируемого здания или сооружения."
В этой цитате черным по белому написано, что прежде, чем строить свайный фундамент, нужно посмотреть, нельзя ли построить какой-нибудь другой, не такой дорогой и сложный фундамент. Если есть хоть небольшая зацепка, лучше отказаться от свайного фундамента и построить что-нибудь попроще.
"Свайные фундаменты особенно рациональны при строительстве зданий и сооружений на водо-насыщенных слабых грунтах. Во многих случаях при свайных фундаментах существенно сокращаются объём земляных работ и расход бетона."
Продолжение мысли об обосновании выбора именно свайного фундамента. Другими словами, единственное, что может оправдать выбор такого типа фундамента — слабые водонасыщенные грунты. Что это за грунты? Да болото. Такие грунты, по которому идешь, и нога погружается в землю, а следы водой заполняются.
"При действии на фундамент значительных горизонтальных сил используют наклонные сваи."
Вот еще один вариант использования свай. Однозначно, значительные горизонтальные силы — хорошее оправдание для выбора свайного фундамента.
"Длину свай выбирают, исходя из грунтовых условий строительной площадки: необходимо, чтобы нижние концы свай были заглублены в малосжимаемые грунты."
Что это значит? Это значит, что сваи могут быть очень длинными. С другой стороны, если вы пришли на болото, поместили в болото сваю, то она и утонуть может. Нужно обязательно вколотить ее поглубже, чтобы она, например, в плиту известняка или песчаника уперлась метрах в 15-ти от поверхности.
Для того, чтобы построить на сваях дом, используется ростверк. Ростверк — от немецкого слова Rostwerk, означает буквально строение, укрепленное решеткой, или построенное на решетке. Ростверк представляет собой часть свайного фундамента в виде плиты или балки. Она объединяет верхушки свай и служит опорной конструкцией для возводимых элементов сооружения.
Получается, что сначала вес здания передается сваям с помощью ростверка, а потом этот общий вес передается на грунт с помощью свай. Ростверк может быть сооружен над землей, на уровне земли и даже под землей. В последнем случае мы имеем гибрид свайного и ленточного фундаментов. Можно сказать, что такой фундамент является усиленным ленточным.
А вот при строительстве бревенчатого дома ростверк и не нужен вовсе. Его роль будет исполнять первый венец дома.
Из сказанного выше очевидно, что свайный фундамент не является и не может в принципе быть более дешевой заменой ленточного. Пониженная площадь опоры с лихвой покрывается другими расходами. При возведении свайного фундамента мы должны дойти до практически несжимаемых слоев грунта.
Степень несжимаемости грунта для ленточного фундамента может быть в разы, если не в десятки раз меньше, чем для фундамента свайного. А что будет, если мы не докопаемся до грунта с нужной жесткостью? Получится, как если бы мы поставили груз на четыре иголки, воткнутые в ватную подушечку. Понимаете мою мысль? Дом на таких иголках может легко уйти в землю.
Как уже было сказано, сваи забивают. Вы когда-нибудь видели, как забивают сваи? Это довольно мощная машина, которая ставит сваю и долбит по ней здоровенной металлической колотушкой, которую поднимает на тросах и бросает на сваю. Сначала свая погружается, потом тяжелее, потом перестает погружаться. Похоже, мы достигли нужной жесткости грунта под сваей.
Мы знаем вес груза, которым долбим по свае, знаем силу, с которой это происходит. Тот факт, что свая перестала погружаться означает, что сила удара уравновешена сжатым грунтом и трением вокруг сваи. Как только свая перестала забиваться можно ее укоротить до нужной высоты над поверхностью земли и строить на ней ростверк, а там и дом.
Можете вы повторить такую процедуру для постройки и расчета фундамента под частный дом? Боюсь, что это будет тяжеловато, а, значит, и риск осадки остается.
И что нам остается? Не делать столбчатые фундаменты вообще? Не все так категорично.
Во-первых, можно сваи не забивать, а вкручивать. Вкручивающиеся сваи — такие огромные шурупы, которые тоже уплотняют землю по мере углубления.
Принцип остается, а значит остается и вероятность того, что ваш дом на болоте не уйдет в трясину.
При строительстве фундамента на сваях вы "попадете" на следующие неприятности.
Устройство цоколя может представлять проблему. Похоже лучший способ избежать таких проблем — строить заглубленный ростверк. Это тоже может быть проблемой, но можно будет хоть спастись от ветра, задувающего под пол.
Короче говоря, Подумайте дважды, посоветуйтесь со строителями прежде чем строить дом на сваях. У меня есть подозрение, что домики, построенные на столбиках, зарытых на метр в землю прекрасно стояли бы вообще без фундамента или на каком-нибудь мелком ленточном фундаменте, вкопанном на полтора-два штыка.
Строительство столбчатого и свайного фундамента
Столбчатая и свайная конструкции на первый взгляд весьма схожи. По крайней мере, в надземной части. Однако, свойства и технологии их возведения разнятся. Столбчатый фундамент в первую очередь призван сократить расход материалов и стоимость строительства, используется только на грунтах с нормальной несущей способностью.
Свайный же, позволяет возводить дома на проблемных участках со слабым верхним слоем грунта. Расскажем об особенностях строительства столбчатого и свайного фундаментов своими руками.
Столбчатый фундамент без ростверка
Самый экономичный вид фундаментов, минимален по расход материалов, прост в изготовлении. Представляет собой отдельные столбы и применяется при строительстве зданий, которые не нуждаются в сплошной ленточной опоре. Это лёгкие дома, в конструкции которых предусмотрен несущий нижний брус (каркасные конструкции всех типов) и сооружения, стены которых состоят из горизонтальных крупноразмерных элементов (все виды деревянных срубов).
Так же, как и для ленточного, нижнюю отметку столбчатого фундамента можно расположить ниже нормативной глубины промерзания. Либо он может быть мелкозаглублённым. Первый вариант надёжен, основание столбов не будет подвергаться силам морозного пучения. Второй при правильном устройстве не менее прочен, но обходится значительно дешевле и применяется чаще.
В средней полосе России достаточно расположить низ столбов на 40-60 см ниже уровня почвы. Однако, если грунт имеет признаки пучинистости (содержит глину), под каждым столбом его необходимо выбрать до полной глубины промерзания с запасом вниз в 20 см и заменить на смесь чистого крупного песка со щебнем либо гравием. Песчаную подсыпку обязательно нужно хорошо утрамбовать, обильно пролив водой, это важно.
Шаг столбов определяет их сечение и массивность здания. Чем тяжелей дом, тем чаще должен быть шаг и мощнее столбы. Располагать столбы ближе, чем 1,5 метра друг к другу нерационально, высок расход материала. По максимальной длине ограничений, кроме уже упомянутых нет, но не стоит превышать величину в 3 метра. Для среднего каркасного дома шаг столбов составит 2 метра.
Сечение столбов напрямую зависит от применяемого материала и технологий производства работ.
Столбы круглого сечения
Наименее трудоёмко и занимает совсем немного времени сооружение столбов фундамента с использованием в качестве несъёмной опалубки готовых труб. Лучший вариант — металлические трубы, но уж очень дорого сегодня стоит металл. Хотя, иногда на металлобазах и в строительных организациях весьма недорого можно купить обрезки. Прочны, но тоже недёшевы, асбестоцементные трубы.
Столбчатый фундамент для лёгкого дома, залитый в асбестоцементной оболочке, можно даже не армировать. Выбор возможных диаметров обеих видов труб весьма велик.
При ограниченном бюджете можно использовать в качестве опалубки пластиковые канализационные трубы, серые либо чёрные, отечественные. Полимерные трубы диаметром 110 мм стоят совсем дёшево, на таких столбиках можно поставить небольшую дачу или хозпостройку. Оправдано с экономической точки зрения и применение труб диаметром 150, 200 и отчасти 250 мм.
При дальнейшем увеличении размеров цена труб возрастает значительно и целесообразнее залить квадратные столбы в деревянной опалубке. Стоит заранее поискать среди поставщиков тех, кто реализует бракованные изделия. Небольшие дефекты, трещины и сколы никак не влияют на прочность изделий, а стоимость снижают существенно.
Есть ещё один вариант, если не бесплатный, то очень дешёвый. Можно свернуть рулон из пары-тройки слоёв рубероида и использовать его вместо трубы, установив в лунку. Заливать бетон в рубероидную «соломинку», конечно, сложнее, чем в жёсткую трубу. Придётся наполнять его смесью послойно, одновременно засыпая на тот же уровень пазухи в земле, чтобы битумизированный картон не порвался. Диаметр столбов в «мягкой» опалубке должен быть не менее 20 см, но лучше перестраховаться и сделать побольше, 25 см.
Столбы квадратного сечения
Можно отлить столбы и в съёмной опалубке. Как правило, это деревянные щиты, изготовленные по месту. Существует также качественная и очень удобная индустриальная металлическая опалубка, предназначенная для изготовления колонн. К сожалению, она дорога: покупка в собственность неоправданна, а аренда может быть выгодна только при условии высоких темпов строительства.
Сечение железобетонных столбов не может быть меньше, чем 20х20 см при условии хорошего уплотнения бетона и нормального качества смеси. Опять-таки, на всякий случай, под жилой дом лучше поставить столбы сечением не меньше, чем 25х25 см. Кстати, чтобы не заморачиваться с марками бетона, достаточно замешать раствор в пропорции цемент/песок/щебень или гравий в классической пропорции 1/3/5.
Цемент должен быть непросроченным, марки 500 или хотя бы 400, без содержания извести (эти данные всегда есть на упаковке). Бетон в процессе заливки обязательно нужно уплотнять глубинным вибратором или хотя бы деревянной палкой. Затем столбики следует смочить и накрыть сверху плёнкой или рубероидом, чтобы из бетона не испарялась влага. Опалубку можно снять не ранее, чем через три недели после заливки.
Можно построить столбчатый фундамент и из бутобетона в опалубке. Но, так как его невозможно нормально проармировать, да и прочность такой кладки меньше, сечение столбов должно слишком большим. Минимум 50х50 см.
Теоретически, столбы фундамента можно соорудить и из кирпича, сечение от 38х38 см, это полтора кирпича. Практически, найти подходящий качественный хорошо обожжённый кирпич по разумным ценам сегодня нереально.
После установки стен дома промежутки между столбами закрывают листовым материалом, удобнее и прочнее прочих плоские асбестоцементные листы.
Все столбы, кроме залитых в металлических в асбестоцементных (для лёгких зданий) трубах, нужно армировать. Нередко просто засовывают в бетон несколько стальных прутов, никак не связав их между собой. Это в корне неправильно. Грамотное решение — соорудить полноценный арматурный каркас.
По высоте столба размещают прямоугольником четыре стержня (для круглых столбов можно три), связывают друг с другом «поперёчками» с шагом 40 см. Каркас предпочтительнее закрепить вязальной проволокой, чем использовать сварку. Для основной арматуры используют арматуру AIII рифлёного профиля диаметром 10-12 мм. Для поперечных элементов можно взять проволоку от 8 мм.
Самый простой и быстрый способ сделать ямы для столбов в не каменистом грунте — воспользоваться бензобуром. Во всех прокатных конторах строительных инструментов такой инструмент есть, аренда его стоит небольших денег. За одну смену без проблем можно сделать выемки под всю конструкцию. Если такой возможности нет, придётся воспользоваться ручным инструментом.
Предпочтительный вариант — специальный бур ТИСЭ, который позволяет делать скважины переменного сечения, расширяющиеся внизу. На худой конец пойдёт обычный садовый бур.
Под столбы, отливаемые в съёмной опалубке, траншеи придётся копать большого размера и вручную.
Опорная часть столба
Правильно выполненный армированный бетонный столб выдержит довольно большую нагрузку, но грунт при малой площади опоры может просесть. Чем тяжелее дом, тем большая площадь опорной части должна быть у столбов. Чем больше площадь «пятки», тем лучше. Если траншею отрывают лопатой, её можно сделать пошире и сначала выставить опалубку и отлить опору, затем сам столб.
В общем случае, размер «пятки» делают в два раза больше, а высоту — примерно две трети сечения. Если столб имеет размер 30х30 см, то опора примерно 60х60 см, а высота её около 20 см. Под столбы круглого сечения, заливаемые в трубах, бурят отверстия большего, чем сам столб, размера. Исключение — «хитрый» бур ТИСЭ, с помощью которого можно делать неглубокие скважины переменного профиля.
Сначала в лунку заливают пару вёдер бетона, это будет опора. После устанавливают несьёмную опалубку (трубу, рубероид) и опускают в неё арматурный каркас.
Столбчатый фундамент с ростверком
Ростверк — несущая железобетонная балка, соединяющая столбы сверху. Применяется фундамент с ростверком (ленточно-столбчатый) для строительства каменных зданий, тяжёлые стены которых необходимо опирать по всей длине. Столбы возводят по тем же технологиям, что и для лёгких домов с той лишь разницей, что их сечение побольше, а шаг почаще.
Ростверк может быть монолитным либо выполнен из заводских элементов, установленных на столбы. Арматурный каркас столбов для фундамента с монолитным ростверком должен располагаться выше отметки столба на 10-15 см, он будет связан с горизонтальным каркасом ростверка.
Сам ростверк обязательно армируется, диаметр горизонтальных несущих стержней должен быть не менее 12 мм, поперечные связи ставят через 40 см. Чем больше шаг столбов и нагрузка от стен, тем мощнее должен быть каркас. Ширина ростверка — не менее сечения столбов и двух третей ширины вышележащей стены. Оси симметрии стены и ростверка должны совпадать. Высоту ростверка следует делать не менее его ширины, для тяжёлого дома (кирпичные стены, железобетонные перекрытия) — в полтора раза больше.
Ростверк ни в коем случае не должен опираться на грунт или быть заглублённым в него, даже если грунт не пучинистый. Зимой неизбежно поднимающийся под действием сил морозного пучения грунт должен иметь возможность свободного вертикального перемещения. В противном случае ростверк, особенно сборный, может оторвать от столбов, фундамент неизбежно деформируется.
На песчаных грунтах расстояние от поверхности грунта до нижней части ростверка должно быть не менее 5 см, на пучинистых 10-15 см. Обеспечить этот зазор можно двумя способами. В первом случае горизонтальная часть опалубки, «дно», выставляют на весу. Это сложно. Второй метод проще.
До уровня проектной отметки низа ростверка насыпают, уплотняют и разравнивают песок. Раскатывают по засыпке полосу рубероида или битумно-полимерного аналога. Изоляция препятствует вытеканию из смеси воды и цемента, улучшает условия отвердения и может быть использована в качестве гидроизоляции. Затем устанавливают опалубку, только вертикальные боковые элементы.
Армируют и заливают. В течение трёх недель бетон нужно увлажнять и беречь от пересыхания, накрывая плёнкой. По истечении этого срока опалубку снимают и песчаную подсыпку удаляют.
Зазор можно заполнить мягким материалом, например, вставить в щель утеплитель-оболочку для труб. Либо вообще ничем не заполнять. Щель со стороны улицы и дома закрывают листовым материалом, отлично подходят плоские асбестоцементные листы. После того, как выполнена наружная отмостка и внутренняя засыпка, о существовании воздушного зазора можно только догадываться.
Сваи отличаются от столбов принципом опирания и длиной вертикальных элементов. Столбчатые фундаменты возводят на грунтах с нормальной несущей способностью, свайные — на слабых. Зачастую верхние слои торфянистых, илистых или пылевых песчаных почв имеют небольшую толщину, несколько метров.
Задача свай — «проколоть» слабый грунт и добраться до несущего слоя, обеспечив надёжное опирание здания. Перед тем, как принимать решение о возведении свайного фундамента, необходимо провести исследование: пробное бурение, чтобы удостовериться в технической возможности «добраться» до несущих грунтов. Если толщина слабых слоёв слишком велика, стоит обратить внимание на плитную конструкцию фундамента.
Самая надёжная и эффективная технология — забивание в грунт заводских железобетонных свай при помощи сваебойных машин. Позволяет преодолевать слои грунта в десятки метров и возводить очень тяжёлые здания. К сожалению, забивные сваи обходятся очень дорого и в частном строительстве используются крайне редко.
Буронабивная технология схожа с устройством столбов: бурильной установкой или ручным буром с удлинительными насадками выбирают грунт, пока не доберутся до несущих слоёв. Далее используют металлические либо асбестоцементные трубы, заполняя их бетоном. Бетон в асбестовых трубах армируют. Как видим, свайный фундамент, в отличие от столбчатого, не всегда можно сделать самостоятельно и без привлечения техники.
В последнее время становится популярной технология винтовых свай. Хотя, нередко она применяется и при строительстве на прочных грунтах. В этом случае применяют сваи покороче, они выполняют функцию столбов. Но, в любом случае, «сверло» (нижняя часть сваи) должно размещаться ниже глубины промерзания.
Винтовая свая представляет собой металлическую трубу с остриём и лопастным сверлом на конце. Её просто вкручивают в грунт, лишь наметив в земле лунку. Таким образом, земляные работы минимизируются.
Вкрутить сваю в грунт без камней запросто могут три человека: двое, используя в качестве рычагов ломы, вставленные в отверстия корпуса сваи, закручивают её в землю, третий контролирует вертикальность вхождения. Желательно после монтажа винтовых опор связать их между собой. Это можно сделать, приварив с внутренней стороны к трубам арматуру или соорудив ростверк. Винтовой фундамент используется только при строительстве лёгких зданий, обходится относительно недорого, возводится быстро. Не нужно иметь сарай, складировать материалы и инструменты, замешивать строительные растворы.
Под тяжёлые здания свайный фундамент выполняется с железобетонным ростверком. Принципы устройства такие же, как на столбах. По винтовым сваям ростверк делают металлическим, приварив к трубам швеллер или уголок с двух сторон.
В заключение скажем, что столбчатый и свайный фундаменты подходят не только для строительства домов и хозяйственных построек. Это экономичное и прочное основание для крылечек, террас, эстакад, заборов и прочих сооружений.
Гидроизоляция и утепление
Свайные и столбчатые фундаменты, так же как и иные типы, при необходимости можно гидроизолировать либо утеплить. Для изоляции от влаги применяют стандартные способы: обмазку либо оклейку битумно-полимерными материалами, цементные составы. Нужно сказать, что добиться 100% гидроизоляции не всегда возможно. Полностью изолировать столб можно только при условии отливки его в съёмной опалубке.
Для утепления используют материалы, не впитывающие влагу: пенополистиролы, в том числе экструдированные. Так как ростверк, если он вообще есть, не уходит в грунт, зачастую утепляют часть фундамента над землёй и отмостку.
