Свайные фундаменты применяются в случаях, когда грунтовые условия не позволяют использовать традиционные фундаменты, например, на слабых или несущих подложках. Они эффективны при строительстве на сложных ландшафтах, таких как заболоченные территории, или в условиях возможных подвижек грунта. Основным условием их применения является необходимость передачи нагрузки на более глубокие слои земли, что достигается за счет забивки свай или их установки в предварительно подготовленные скважины.
Конструирование свайных фундаментов включает в себя выбор типа свай (буронабивные, забивные, винтовые и др.), их длины и диаметра, что зависит от проектных нагрузок и особенностей грунта. Важно также учесть соединение свай с ростверком, который обеспечивает равномерное распределение нагрузки и увеличение жесткости сооружения. Комплексный подход к проектированию свайного фундамента позволяет добиться надежности и долговечности конструкции в условиях различных внешних факторов.
Конструирование свайных фундаментов
Свайные фундаменты в зависимости от размещения свай в плане следует проектировать в виде:
¦ одиночных свай — под отдельно стоящие опоры;
¦ свайных лент — под стены зданий и сооружений при передаче на фундамент распределенных по длине нагрузок с расположением свай в один, два ряда и более;
¦ свайных кустов — под колонны с расположением свай в плане на участке квадратной, прямоугольной, трапецеидальной и другой формы;
¦ сплошного свайного поля — под тяжелые сооружения со сваями, равномерно расположенными под всем сооружением и объединенными сплошным ростверком, подошва которого опирается на грунт.
При разработке проекта свайных фундаментов необходимо учитывать следующие данные: конструктивную схему проектируемого здания или сооружения; размеры несущих конструкций и материал, из которого они проектируются; наличие и габариты приближения заглубленных помещений к строительным осям здания или сооружения и их фундаментам; конструкции полов и технологические нагрузки на них; нагрузки на фундамент от строительных конструкций; размещение технологического оборудования, нагрузки, передаваемые от него на строительные конструкции, а также требования к предельным осадкам и кренам строительных конструкций и фундаментов под оборудование.
Выбор конструкции и размеров свай должен осуществляться с учетом значений и направления действия нагрузок на фундаменты (в том числе технологических нагрузок), а также технологии строительства здания и сооружения.
Сопряжение свайного ростверка со сваями допускается предусматривать как свободно опирающимся, так и жестким.
Свободное опирание ростверка на сваи должно учитываться в расчетах условно как шарнирное сопряжение и при монолитных ростверках должно выполняться путем заделки головы сваи в ростверк на глубину 5 — 10 см.
Жесткое сопряжение свайного ростверка со сваями следует предусматривать в случае, когда:
¦ стволы свай располагаются в слабых грунтах (рыхлых песках, пылевато-глинистых грунтах текучей консистенции, илах, торфах и т.п.);
¦ в месте сопряжения сжимающая нагрузка, передаваемая на сваю, приложена к ней с эксцентриситетом, выходящим за пределы ее ядра сечения;
¦ на сваю действуют горизонтальные нагрузки, значения перемещений от которых при свободном опирании (определенные расчетом в соответствии с требованиями рекомендуемого оказываются более предельных для проектируемого здания или сооружения;
¦ в фундаменте имеются наклонные или составные вертикальные сваи;
¦ сваи работают на выдергивающие нагрузки.
Жесткое сопряжение железобетонных свай с монолитным железобетонным ростверком следует предусматривать с заделкой головы сваи в ростверк на глубину, соответствующую длине анкеровки арматуры, или с заделкой в ростверк выпусков арматуры на длину их анкеровки в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-85. В последнем случае в голове предварительно напряженных свай должен быть предусмотрен ненапрягаемый арматурный каркас, используемый в дальнейшем в качестве анкерной арматуры.
Допускается также жесткое сопряжение с помощью сварки закладных стальных элементов при условии обеспечения требуемой прочности.
Устройство свайных фундаментов
Свайные фундаменты все более прочно входят в практику жилищного строительства — и на то есть весьма веские причины.
Оглавление:
- Из чего состоит свайный фундамент
- Особенности устройства свайных фундаментов на различных грунтах
- Пучинистые грунты
- Несвязные и малосвязные грунты
- Водонасыщенные плотные грунты
- Сухие высокоплотные грунты
- Устройство свайных фундаментов в вечномерзлых грунтах
- Заказ свайных фундаментов
В отличие от обычных фундаментов свайные можно строить на самых различных грунтах, исключая или значительно снижая разрушительное воздействие грунтовых процессов на строение.
Из чего состоит свайный фундамент
Конструкция типичного свайного фундамента состоит из двух основных элементов — погруженных в грунт свайных столбов и связывающего их ростверка.
Важно! Ростверк (он же обвязка) свайного фундамента является элементом, объединяющим отдельно стоящие свайные столбы в единую систему. Он необходим для обеспечения равномерной передачи массы здания на грунт и повышения устойчивости каждого опорного столба.
При обустройстве свайных фундаментов используются сваи трех видов:
Металлические конструкции заводского производства, обладающие винтообразными лопастями в нижней части ствола. Лопасти позволяют погрузить такую сваю в грунт методом завинчивания, и служат в качестве уширенной опорной подошвы, обеспечивая повышенную устойчивость сваи в грунте.
Рис.: Виды винтовых свай
Винтовые сваи делятся на виды в зависимости от формы конструкции:
- Наиболее распространенным вариантом являются сваи с одним витком лопастей, они применимы в условиях нормальных грунтов;
- Сваи с двумя витками лопастей являются усиленными, они могут применяться в несвязных грунтах с низкой несущей способностью;
- Зауженные сваи со спиральными лопастями применяются для строительства фундаментов в условиях высокоплотной каменистой почвы, вскрыть которую обычными сваями невозможно;
- Трубчатые винтовые сваи используются в вечномерзлых грунтах, они пригодны для возведения легких одно и двухэтажных зданий из дерева и каркасных панелей.
Важно! Винтовые сваи также классифицируются по типу соединения лопастей со стволом — выделяют сварные и литые изделия. Последний вариант, за счет максимальной прочности конструкции, более предпочтителен при любых условиях строительства.
Обвязка фундаментов на винтовых сваях может выполняться с помощью бруса, металлопрокатных изделий — двутавровой балки и швеллера, либо из монолитной железобетонной ленты.
Рис.: Вариант ростверков для фундамента из винтовых свай
Вид используемого ростверка определяется исходя из массы здания — для легких домов из каркасных панелей подходит обвязка брусом, тогда как тяжелые здания из пенобетона могут возводиться лишь на монолитном железобетонном ростверке.
Такие сваи формируются непосредственно на месте строительстве — для их создания бурится скважина, в которую помещается армокаркас и опалубка, после чего скважина заливается бетоном.
Рис.: Готовые бурозабивные сваи
Совет эксперта! Буронабивные сваи широко востребованы в индивидуальном строительстве, поскольку создание фундаментов на их основе не требует привлечения специализированной строительной техники, и может выполняться своими руками.
Железобетонные конструкции обладают максимальной несущей способностью. На таких сваях можно строить тяжелые здания в любых грунтовых условиях.
Рис.: Железобетонные сваи квадратного сечения
В зависимости от формы ЖБ сваи делятся на квадратные конструкции сплошного сечения, квадратные сваи с круглой полостью и сваи круглого сечения. Тело железобетонных свай укреплено арматурным каркасом, который придает свае дополнительную устойчивость при работе в грунте, и обеспечивает целостность конструкции в процессе ударной забивки свай.
Для фундаментов из забивных ЖБ свай используются исключительно железобетонные ростверки. Они могут иметь форму ленты, повторяющей контуры стен здания, либо представлять собой монолитную плиту, уложенную на поверхности свайного поля.
В зависимости от варианта размещения выделяют поднятый (расположенный на уровне 15-30 сантиметров над поверхностью земли), наземный и заглубленный ростверк.
Рис.: Ростверк фундамента из железобетонных свай
Совет эксперта! При строительстве многоэтажный зданий на забивных ЖБ сваях выполняется заглубление обвязки ниже уровня промерзания почвы, что позволяет исключить воздействия морозного пучения грунта на конструкцию ростверка.
Особенности устройства свайных фундаментов на различных грунтах
Устройство свайных фундаментов отличается в зависимости от вида применяемых свай и типа грунтов на стройплощадке. В технологию устройства свайных фундаментов могут вноситься значительные коррективы, связанные с грунтовыми условиями конкретной строительной площадки.
Например, при устройстве свайных фундаментов в пучинистых грунтах должны соблюдаться следующие правила
Пучинистые грунты
- при подготовке строительной площадки в обязательном порядке произвести мероприятия по отводу паводковых и стоковых вод
- не допускать к использованию пирамидальные сваи с дефектами, в том числе смещение острия от оси сваи более чем на 10 мм.
- не допускать отклонения от проектных значений по расположению сваи — более 5 см., по перебивке — не более 3 см, по недобивке — не более 1 см., для этого рекомендуется забивать сваи путем лидерного бурения
- не допускается без предварительного оттаивания грунта при зимних работах
- при использовании буронабивных свай заливка бетоном производится в течение суток
- сваи жестко закрепляются между собой ростверком
- предусматривается зазор между грунтом и подошвой ростверка на величину, не менее расчетной деформации, при пучении грунта
Несвязные и малосвязные грунты
К данным грунтам относится песчаная почва и супеси. Фундаменты в таких типах грунтов обустраиваются из свай сплошного квадратного сечения с продольно-поперечным армированием предварительно напряженной арматурой.
В условиях несвязных грунтов забивка свай выполняется по технологии вибропогружения, поскольку эффективность работы дизель-молотов в песчаной почве крайне низкая. При необходимости погружения свай в несвязные грунты высокой плотности реализуется технология подмыва почвы.
Рис.: Технология подмыва почвы при погружении свай
Суть технологии подмыва заключается в следующем:
- На свайном стволе закрепляются несколько трубок;
- Через трубки под давлением подается вода;
- В процессе вибропогружения сваи вода размывает контактирующую с острием почву, что приводит к ее разрыхлению и, как следствие, снижение сопротивления грунта.
- В результате трения сваи и грунта подающаяся вода выталкивается наружу по стенкам свайного столба, что приводит к дополнительному размытию прилегающего грунта и уменьшению сил трения.
Все это обеспечивает увеличение продуктивности работы вибропогружателей на 30-40% и ускорение темпов обустройства свайного фундамента.
Совет эксперта! Для реализации данной технологии транспортирующие воду трубки крепятся на боковых стенках сваи так, чтобы их наконечники располагались на 40 сантиметров выше острия столба. Сама вода подается под давлением 0.5-1 МПа.
Водонасыщенные плотные грунты
В категорию данных грунтов входит глинистая почва и суглинок. В таких грунтах для обустройства фундаментов используются усиленные квадратные сваи сплошного сечения с продольно-поперечным армированием.
При работе в почве с высокой плотностью ни одна из технологий погружения свай — ударная, вибрационная либо статическое вдавливание, при независимом использовании, не демонстрирует высокой эффективности.
Для увеличения продуктивности работы сваебойного оборудования применяется метод электроосмоса, который позволяет сконцентрировать влагу на конкретном участке свайного поля, тем самым снижая сопротивления грунта погружаемой свае.
Рис.: Технология электроосмоса при погружении свай
Метод электроосмоса реализуется следующим образом:
- на расположенной в грунте свае закрепляется положительный полюс электросети (анод), а на погружаемом столбе катод (отрицательный полюс), на которые подается постоянное напряжение;
- в момент подачи напряжения возле сваи, на которой зафиксирован анод, влажность грунта резко уменьшается, а возле столба с катодом, наоборот, возрастает.
Совет эксперта! По завершению погружения сваи подача тока прекращается, что приводит к стабилизации прежнего уровня влажности грунта — концентрация грунтовых вод вблизи забитой сваи уменьшается, в результате чего почва уплотняется и происходит увеличение устойчивости опоры.
Сухие высокоплотные грунты
Для обустройства фундаментов в таких грунтах используются квадратные сваи с продольно-поперечным армированием сечения 30*30 и 35*35 см.
В условиях сухих грунтов с высокой плотностью — песчаных, глинистых либо суглинистых, сваи погружаются с применением технологии лидерного бурения. Данный метод заключается в предварительном обустройстве скважин, в которые сваи погружаются с помощью ударных молотов либо вибропогружателей.
Лидерные скважины создаются диаметром на 15-20 мм. меньше, чем диаметр забиваемой сваи, они выполняют направляющую функцию, обеспечивая максимально точное вертикальное позиционирование свайного столба при погружении.
Рис.: Технология погружения ЖБ свай в лидерные скважины
Данная технология позволяет обустраивать свайные фундаменты в максимально сжатие сроки: в отличие от стандартного погружения при ее реализации не требуется выдерживать период "отдыха" свай, поскольку лидерные скважины дают возможность погрузить сваю на требуемую глубину с первого раза.
Внимание! "Отдых" — пауза в сваебойных работах продолжительностью в 3-7 дней, необходимость в которой возникает из-за уплотнения грунта под острием забиваемой сваи, что не дает возможность осуществлять ее дальнейшее погружение.
Устройство свайных фундаментов в вечномерзлых грунтах
- если глубина промерзания незначительна (до 30 см) — сваи забиваются с применением более мощного оборудования, чем обычно;
- при толщине промерзшего слоя 50см — для пробивания отверстия применяется сначала желонка (пробойник), а потом забивается свая;
- если слой мерзлоты более 70 см — погружение свай производится только бурением лидерных скважин.
Существует два метода погружения железобетонных свай (используются сваи сплошного квадратного сечения и сваи-столбы) в вечномерзлые грунты с применением технологии лидерного бурения: бурозабивной и буроопускной:
- Буроопускной способ реализуется при погружении в сваи твердомерзлую почву (температура грунта ниже 1.5 °С) и пластичномерзлый грунт (до 1.5°С). При использовании данного способа в почве бурятся лидерные скважины диаметром на 5 см. больше диаметра сваи, железобетонная конструкция погружается вибрационным методом, после чего полость между почвой и свайным столбом заполняется грунтовым раствором.
- Бурозабивной метод используется при погружении сваи в пластичномерзлые грунты. Данный способ заключается в забивке сваи с помощью дизель-молота в предварительно созданную лидерную скважину, диаметр которой на 2-3 сантиметра меньше диаметра свайного столба.
Отдельно выделяют опускной метод, который используется в условиях твердомерзлой глинистой почвы. При его реализации вокруг места погружения сваи с помощью электрического либо парового прогрева оттаивается лунка, в которую свая погружается с помощью дизель-молотов либо вибропогружателей.
Для строительства свайных фундаментов в слабых водонасыщенных грунтах, которыми изобилует Московская область, применяются сваи из различного материала (железобетонные, металлические, деревянные) и длины, в зависимости от расчетных нагрузок по проекту.
Заказ свайных фундаментов
Наша компания выполняет работы по забивке свай и при необходимости проведет бурение грунта. Мы обладаем высокопроизводительной техникой и готовы предложить вам высокое качество и приемлемые цены, чтобы заказать свайный фундамент, оставьте заявку и мы свяжемся с Вами.
Свайные фундаменты
Свая — это погруженный в готовом виде или изготовленный в грунте стержень, предназначенный для передачи нагрузки от сооружения на грунт основания. Группы или ряды свай, объединённых поверху распределительной плитой или балкой, образуют свайный фундамент. Особенностью свайных фундаментов является то, что для их устройства необязательно вскрытие котлована.
Области применения свайных фундаментов
- • высокий уровень подземных вод и даже устройство их в воде;
- • неравномерные деформации грунтов основания, которые возможны при разнородности грунта (разная степень пучинистости, неравномерная сжимаемость и т.п.);
- • слабая несущая способность грунтов основания (торфяники, илы и сапропе- ли, разрушенные, размытые или насыпные грунты, а также зыбучие пески, т.е. слабые сильносжимаемые пески); сваи как бы прорезывают слабые грунты;
- • для сооружений, передающих на основания значительные нагрузки;
- • в сейсмических районах.
Проанализировав приведённые гидрогеологические условия, в которых рекомендованы свайные фундаменты, их можно отнести к одному из способов укрепления грунтов основания.
Особенно незаменимы свайные фундаменты на участках строительства, где по данным инженерно-экологических изысканий имеются выделения почвенных газов (радона, метана и другие). Здесь, в соответствии с требованиями санитарных норм, должны быть приняты меры по изоляции соприкасающихся с грунтом конструкций, чтобы воспрепятствовать проникновению почвенного газа в сооружение. При расположении высокого ростверка (см. рис. 3.63, в) сваи легко справляются с этим.
Это интересно. Высотное (548 м) офисное здание в Тэйбее (Тайвань) возведено в районе, где зарегистрировано две трети происходящих землетрясений на Земле, постоянно происходят смерчи и ураганы разрушительной силы. Здание зиждется на зыбучих песках, которые пробиты более чем полусотней свай, доходящих до скальных пород; высота свай 60. 80 м. Можно только восхищаться полётом и воплощением инженерной мысли.
Другой пример связан с применением деревянных свай. Неверно думать, что для этого подойдёт любое дерево, вбитое в любой грунт. Всем известна Венеция, здания которой возведены на сваях, изготовленных из нашей сибирской лиственницы. Всё дело в том, что лиственница, находящаяся под давлением в воде, приобретает свойства камня: не разрушается и не гниёт.
Таким же свойством обладает и дуб. Об этом знал архитектор Огюст Монферран, когда предложил возвести Исаакиевский собор в Санкт-Петербурге. Здесь плотным слоем забито 25 тысяч дубовых свай; сваи имеют длину 8. 16 м и диаметр до полуметра. Пётр I отправлял в Голландию учеников именно для того, чтобы они овладели искусством делать фундаменты из свай и других видов конструкций, пригодных для строительства на болотах. Весь Петербург, как и Венеция, построен на деревянных сваях, на которых устраивали каменные и кирпичные здания.
Деревянные сваи также активно применялись в зоне вечной мерзлоты, потому что дерево плохо проводит тепло, и это обстоятельство исключало подтаивание грунта, что было бы возможно в случае бетонных свай.
