Плита на сваях: идеальный фундамент для проблемных грунтов

Плита на сваях: идеальный фундамент для проблемных грунтов

практически не подвержены морозному выдавливанию, но обладают сравнительно невысокой несущей способностью (а точнее, для её увеличения порой требуются слишком большие затраты). Они предпочтительныи подтопляемых территориях и надёжнее ленточных в том случае, если верхний слой грунта — просадочный, но под ним, на глубине не более 2–5 м, располагаются плотные породы, на которые можно опереть сваи-стойки. На заиленных грунтах иногда применяют висячие сваи, несущая способность которых обеспечивается силами трения между боковыми поверхностями и грунтом, однако для столь неблагоприятной «геологии» лучше подойдут плитные и комбинированные конструкции, о которых речь пойдёт ниже. 

Бетонные сваи могут оснащаться опорными площадками для монтажа деревянной обвязки, хотя чаще выполняют железобетонный ростверк. Фото: «СвайСтройГрупп» 

Шаг, необходимую длину и сечение свай определяют по расчёту согласно СП 24.13330.2011. 

Забивные и вибропогружаемые сваи изготавливаются на заводе. По прочности они превосходят железобетонные изделия, выполненные на объекте (в том числе с использованием трамбовочных приспособлений). Преимущества забивного (вибропогружаемого) фундамента ещё и в том, что сваи при монтаже уплотняют грунт, благодаря чему их несущая способность увеличивается. Однако необходимо обеспечить проезд на участок сваебойной машины или автокрана с виброустановкой. Стоимость конструкции довольно высока: каждая свая длиной 4 м с учётом монтажа обойдётся в 9–12 тыс. руб. 

Буровые сваи обойдутся на 30–40 % дешевле забивных и оптимально подойдут для дома с не слишком тяжёлыми (брусовыми, бревенчатыми, из пенобетонных, полистиролбетонных или арболитовых блоков). Для возведения такого фундамента не нужна автотехника — достаточно взять в аренду механизированные бур и бетономешалку. Суть технологии в том, что в грунте бурят отверстия диаметром 150–250 мм, надстраивают их опалубкой, при необходимости откачивают воду, а затем опускают в каждую скважину арматурный каркас и заливают бетон и уплотняют его погружным вибрационным устройством. Если грунт осыпается или плывёт, в отверстия предварительно вставляют асбестоцементные обсадные трубы. 

В Подмосковье буровые и винтовые сваи заглубляют в среднем на 1,6–1,8 м. Фото: IZBA De Luxe 

При монтаже буровых свай оставляют выпуски арматуры, которые потом связывают проволокой или сваривают с арматурным каркасом ростверка

Верх свай связывают моно­литным ростверком

Важно учитывать, что на эту часть фундамента могут действовать силы морозного пучения. Чтобы нейтрализовать их, выполняют висячий ростверк в опалубке на подпорках или используя удаляемую песча­ную подсыпку. Но если дом расположен на скло­не, песок из  пространства меж­ду сваями можно не удалять. В данном случае подсыпка почти не увлажняется и не оказывает воздействия на обвязочные балки

При использовании бура ТИСЭ-Ф с откидным плугом можно сформировать в нижней части свай уширение, которое  увеличит несущую способность конструкции и одновременно полностью исключит вероятность морозного выдавливания.

Винтовые сваи. Это самый дешёвый из свайных фундаментов (одна опора диаметром 200 мм и длиной 2,5 м с учётом монтажа обойдётся в 2600–3000 руб.), но срок его службы при использовании обычных сварных изделий не превышает 50 лет. Существенно надёжнее (но и в полтора-два раза дороже) изделия с литыми наконечниками. Ещё более долговечны железобетонные винтовые сваи, но эта недавняя разработка ещё не запущена в массовое производство. 

Песчано-гравийная подушка под ленточным фундаментом уменьшает силы морозного пучения лишь при наличии глубинного дренажа. В остальных случаях она служит для выравнивания и увеличения несущей способности основания.

Связанные вопросы и ответы:

Какие особенности конструкции плиты на сваях фундамента

Проектирование монолитной плиты

на винтовых сваях

Определение грунтовых условий

Прежде чем приступить к проектированию монолитной плиты, необходимо собрать информацию о грунтовых условиях участка предполагаемого строительства.

Почему это так важно? Когда речь заходит о свайно-винтовом фундаменте, часто используется выражение «несущая способность винтовой сваи». Однако, важно понимать, что это не вполне корректно.

Независимо от типа сооружения, способность свайно-винтового фундамента к восприятию проектных нагрузок будет определяться в первую очередь несущей способностью грунтов, и только потом – конструктивными и геометрическими параметрами, которые опять же в обязательном порядке будут назначаться с учетом данных о грунтовых условиях конкретной стройплощадки и данных о нагрузках на основание.

Таким образом, говорить олюбых конструкций и типоразмеров бессмысленно, если нет понимания, в какие грунты они будут впоследствии установлены.

Но какого объема исследований будет достаточно для получения всей необходимой информации?

Заказ полноценных инженерно-геологических изысканий (ИГИ) – довольно дорогое решение. В соответствии с требованиями нормативных документов при проведении ИГИ получается, а затем анализируется большой объем информации, что требует привлечения большого числа специалистов, применения специализированного оборудования. В результате на изучение грунтовых условий участка может потребоваться больше денег, чем на строительство самого фундамента.

Это тем более нецелесообразно, что далеко не вся полученная в ходе подобных исследований информация может пригодиться при строительстве фундамента индивидуального жилого дома. К примеру, каким образом будут использованы данные о происхождении, возрасте грунтов, о тектоническом строении участка? Все, что действительно представляет ценность – это данные о физико-механических и коррозионных свойствах грунтов.

Из этого следует вполне логичный вывод: объем исследований можно сократить (что, кстати, подтверждается мировой практикой). Достаточно будет использовать такие скоростные методы исследования и анализа,

как зондирование грунтов, а также измерение коррозионной агрессивности грунтов.

Зондирование – полевой метод испытания грунтов ( ГОСТ 19912 «Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием» ), который дает наиболее достоверные сведения о свойствах изучаемых грунтов, а также сопротивляемости фундаментов в таких грунтах на конкретной площадке. Оно позволяет оценивать грунт в состоянии его естественного залегания (in situ) с максимальной эффективностью. А благодаря простоте и значительному снижению временных затрат на проведение исследования стоимость зондирования не высока (к примеру, цена за проведение динамического зондирования и измерения коррозионной агрессивности грунтов специалистами компании «ГлавФундамент» для дома с размерами в плане 8х8 м, как правило, составляет от 5 тысяч рублей), что отлично подходит для объектов ИЖС.

Также важно помнить, что в процессе проектирования фундамента назначаются не только конструктивные, но и геометрические параметры для элементов фундамента. Поэтому обязательный этап проектирования – определение коррозионной агрессивности грунта, на основании данных о которой подбираются толщины ствола и лопасти, а также марка стали, соответствующие либо пожеланиям заказчика к сроку службы строения, либо требованиям ГОСТ 27751 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения» .

Каковы преимущества использования плиты на сваях вместо других типов фундаментов

Влажность

Для сравнения возьмем самую примитивную плиту - монолит на песчаной подсыпке высотой 20 сантиметров, часть которого находится в грунте, часть - над ним. Такой вариант подходит для сравнительно слабых грунтов, а возводить на нем можно достаточно тяжелые дома

С такой высотой цоколя мы имеем очень малое расстояние от грунта до строения. Соответственно, все материалы дома станут вытягивать почвенную влагу, будут перманентно влажными

Другое дело сваи. На таком же слабом грунте мы должны будем использовать изделия большей длины. Геология покажет, какое расстояние от поверхности земли проблемное. Важно пройти его и упереться в несущий грунт. Допустим, у нас 4 метра бедовой почвы, дальше идет плотный песок. Мы берем сваи 5-6 метров, якоримся в этом песке, оставляем достаточную высоту для цоколя. Проблема повышенной влажности решена

Некоторые пробуют сэкономить другим путем: возводят ленточный фундамент, оставшиеся внутри полости засыпают песком, трамбуют его и поверх льют монолитную плиту. Так они пытаются обойтись тем же количеством материалов. Но с расходом материала на сваи даже сравнивать не будем

Инженерные коммуникации

Сети узлов для газоснабжения, водоподведения и водоотведения, электричества, вентиляции и прочих коммуникаций при плитном фундаменте важно спланировать и разместить на этапе проектирования. Если не позаботиться об этом или захотеть что-то переделать в процессе, придется демонтировать часть монолитной конструкции, нарушать ее целостность

При выборе свайного фундамента коммуникациями можно заняться на любом этапе строительства - от нулевого до момента эксплуатации дома

Земляные работы

Абсолютно ровные земельные участки - большая редкость. Даже если перепад высот не заметен для невооруженного глаза, не означает, что его нет. Поэтому, если есть перепад хотя бы в полметра, работ по подготовке участка к монтажу плиты не избежать

Необходимо будет сделать участок в пятне застройки ровным: срезать грунт, ориентируясь на нижнюю часть, или досыпать, ориентируясь на высшую. Закладывайте в смету траты на завоз/вывоз земли. А в сроки - то время, которое понадобится на усадку и, возможно, повторную засыпку

Свайный фундамент на перепадах подразумевает лишь подбор изделий разной длины. Представьте теперь, что мы имеем дело с перепадом не 0,5, а 1,5-2м…

Подъезд к пятну застройки

Для заливки плитного монолита бетононасос должен подъехать достаточно близко к котловану. Это становится проблемой при работе на частично застроенных или больших участках, где пятно застройки находится не рядом со въездом

Сроки строительства

Мы уже немного поговорили о временных затратах выше. Но это не все. Больше всего времени занимает процесс набора прочности бетоном. Забивные сваи приезжают на объект в созревшем виде. Срок их монтажа в среднем занимает 1 день. Сложные объекты могут затянуться на несколько дней. Сырой бетон, привезенный для заливки плиты, набирает прочность при идеальных условиях минимум месяц. Затем нужно дать плите время на осадку. Плюс добавляем время на дренаж, утепление и прочие дополнительные занятия

Кстати, об утеплении свайного фундамента. Существует мнение, что пол в доме на сваях перманентно будет холодным. Под полом будет гулять ветер, выхолаживание невозможно предотвратить никаким способом. Спешим развеять миф, это не так. По долголетнему опыту работы со строительными компаниями можем сказать, что никаких дополнительных мер, кроме, разве что, утепления или подогрева пола, они не предпринимают. И жалоб на холод в доме не поступает

Итог

Право на существование имеют оба вида фундаментов. После прочтения этой статьи станет более понятно, какой подходит вашим участку, проекту, бюджету, срокам. Увидимся на вашем объекте!

В каких случаях рекомендуется использовать плиту на сваях

Технология строительства состоит из 2 основных этапов: установка самих опор и сооружение плиты. Монтаж винтовых и буронабивных столбов происходит по-разному.

Свайно-винтовой фундамент

Для установки винтовых свай руками потребуется рычаг или сваекрут, нивелир, болгарка, ножницы, картон и маркер (из материалов — сами опоры и ЦПС). Если в качестве рычага используется лом, на его концы для удобства надевают отрезки трубы:

• Винтовой наконечник ставят в приямок (копают лопатой до 30 см), продевают рычаг в технологические отверстия и вращают с нажимом по часовой стрелке.
• Магнитным уровнем постоянно проверяют правильное положение ствола, которое должно быть строго вертикальным.
• Докрутив до проектной глубины (вращение стало предельно затрудненным), прекращают закручивание и переходят к следующему столбу.
• Когда все опорные элементы закручены, их подравнивают в горизонтальной плоскости с помощью нивелира, верхушки срезают болгаркой и засыпают внутрь ЦПС.
• Приваривают металлический ростверк: в зависимости от весовой нагрузки это может быть швеллер (20 мм) или двутавр, которые укладывают на ребро. Закрепляют дополнительно изнутри металлическими косынками.
• Более дешевый вариант — вместо толстого проката приваривают уголок, который обшивают досками (стенки по периметру).

Для создания более прочной опоры для бетонной плиты на винтовых сваях внутри наваривают дополнительные перемычки из уголка. Поверх полученной решетки укладывают профлист — получается несъемная опалубка.

Как рассчитать глубину заложения свай для плиты на сваях

Расчет СПФ состоит из двух частей:

1. расчет свайного фундамента;
2. расчет параметров бетонной плиты.

При расчете свайного фундамента определяется диаметр свай, их количество, расстояние между сваями, глубина залегания. Данный расчет не представляет сложности — его легко провести самостоятельно. Результатом расчетов станет схема, на которой указано расположение свай.

Расчет плитной части более сложный. Он учитывает следующие факторы:

1. планируемая нагрузка на плитное основание;
2. глубина промерзания грунта;
3. наличие дренажной системы;
4. наличие и толщина подушки между подземными водами и основанием;
5. неравномерность свайного фундамента;
6. условия взаимодействия плиты с грунтом и пр.

При наличии определенных знаний для расчета СПФ можно использовать профессиональную программу GeoPlate, которая позволит не только точно определить параметры бетонной плиты, но рассчитает осадку с учетом всех физических и геометрических данных.

Точные инженерные расчеты в обязательном порядке проводятся при строительстве многоэтажных сооружений. При возведении частного малоэтажного дома и учета того, что нагрузка на СПФраспределяется следующим образом: 85% — на сваи и 15% — на плиту, а также небольшой массы здания, сложными расчетами плитной части можно пренебречь.

Толщина монолитной плиты зависит от марки бетонной смеси, используемой для ее заливки, площади сооружения и его массы. Для дома 10х10 из тяжелых строительных материалов (кирпич керамический, железобетон) оптимальная толщина плиты будет составлять 30-40 см. Строение такой же площади, но возведенное из легких материалов нуждается в основании толщиной 20-30 см. Для легких конструкций и небольших домиков 6х6 м достаточно плиты толщиной 10 см.

Зная площадь основания и толщину плиты легко вычислить требуемое количество бетонной смеси для устройства СПФ: площадь основания х толщина в метрах = кол-во бетона (м3).

Дом из какого материала Вам нравится больше всего?

Дом из бруса

21.36%

Дом из кирпича

16.92%

Бревенчатый дом

11.78%

Дом из газобетонных блоков

25.81%

Дом по канадской технологии

9.66%

Дом из оцилиндрованного бревна

2.82%

Монолитный дом

3.68%

Дом из пеноблоков

4.66%

Дом из сип-панелей

3.3%

Расчет осадки

Расчет осадки также производится в профессиональных инженерных программах типа PLAXIS. При строительстве дома массой до 12-15 тонн осадка фундамента будет составлять не более 1-3%, поэтому производить сложные расчеты осадки необязательно. Однако если строительство ведется на пучинистых почвах, то расчет лучше произвести и с его учетом продолжать строительство.

Можно ли самостоятельно рассчитать осадку СПФ? При наличии инженерного опыта, специальных знаний и всех исходных данных произвести расчет можно самому, руководствуясь нормативами СП 24.13330.2011. Из всех способов расчета рекомендуется использовать самый простой — метод послойного суммирования с вычислением осадки каждой отдельной сваи. В идеале расчет осадки лучше заказать проектной организации вместе с разработкой проекта дома.

Технология строительства СПФ

Общая технология строительства описана в СП 22.13330. В соответствии с нормативами процесс обустройства свайно-плитного основания включает следующие этапы:

Подготовительные работы

Под этим понятием подразумевается расчистка участка от мусора, выравнивание, выполнение разметки расположения свай по схеме. Также на данном этапе решается вопрос с покупкой или изготовлением бетонной смеси для плиты. Учитывая, что заливку фундаментной плиты лучше производить за один раз, бетон лучше заказать на ближайшем РБУ. Замесить такое количество бетона самостоятельно практически нереально, однако если у вас есть соответствующее оборудование, опыт и несколько помощников, можно изготовить смесь на участке.

Монтаж свай

Сваи монтируются разными способами в зависимости от их типа, глубины залегания, особенностей участка и пр. В сфере частного домостроения самый востребованный вариант — винтовые сваи. Они имеют множество преимуществ: доступная цена, широкий выбор типоразмеров, простота монтажа. Плитный фундамент на винтовых сваях прослужит не менее 20 лет, а при благоприятных условиях до 50 лет.

Монтаж винтовых свай может осуществляться ручным или механическим способом. После того, как сваи погружены в грунт до нужной глубины проводится их выравнивание путем обрезки. Дальше на готовое свайное поле устанавливается плитная часть основания.

Какие материалы лучше использовать для изготовления свай и плиты

Сваи производятся из стандартных стройматериалов:

• Древесина. Такие сваи стали применять уже достаточно давно, и они доказали свою эффективность. К примеру, опоры мостов в Санкт-Петербурге выполнены из бревен хвойных пород, диаметр которых составляет 0,2–0,4 м. При этом большинство свай и в наше время находится в идеальном состоянии. Если почва сухая, сваи из древесины прослужат много лет, особенно учитывая тот факт, что дерево покрывают специальными защитными составами. Однако только железобетонные изделия обладают максимальным сроком эксплуатации.
• Сваи из железобетона используются чаще всего. Они изготавливаются на заводе и имеют длину 3–12 м. У этих изделий сплошное квадратное сечение от 20 x 20 до 40 x 40 см. Также сечение может быть в виде круга, призмы, треугольника либо иметь сложную форму. Железобетонные сваи изготавливаются на прочном арматурном каркасе, чтобы изделие выдерживало изгибающие нагрузки. К тому же, если сваи забивают в грунт, металлический каркас защитит от ударных нагрузок. По этой причине на концах свай увеличивают количество поперечной конструкционной арматуры.
• Сваи из бетона не армируются по всей длине, однако в верхней части есть каркасы из стали.
• Бутобетонные сваи на 30 % состоят из бутового камня.
• Сваи из металла выполнены в виде трубы с круглым либо прямоугольным сечением.
• Достаточно часто можно встретить элементы, выполненные из нескольких стройматериалов. К примеру, винтовая свая, сделанная из стальной трубы, внутрь которой залит бетонный раствор. На бревно из древесины можно насадить железный наконечник с лопастями.

Какить установку свай для плиты на сваях

Этапы монтажа свайно-ростверкового фундамента выполняются в строгой последовательности, соответствуя заранее составленной схеме.

Проектирование

Самый первый этап — разработка проекта. Для этого потребуется ряд исходных данных о размерах будущего дома, суммарных нагрузках, грунтовых характеристиках. Когда все сведения имеются, проводят расчет нескольких показателей:

• Размеры свай. Определяющими являются их диаметр и длина. С увеличением диаметра растет несущая способность опор. При возведении частных жилых домов из дерева (каркасные, брусовые) используют СВС 89-108, из газобетона — СВС 133, буронабивные — с Ø 150-200 мм. Длина складывается из глубины заложения (определяют при геологическом исследовании), высоты цоколя (минимум 20 см, оптимально 40-50) и технологического отверстия (10-15 см), если это стальные сваи.
• Глубина заложения. По технологии столбы свайного фундамента должны быть погружены ниже точки замерзания на 20-30 см — в этом случае их не выдавит морозным пучением. Правильно определить этот уровень можно только при геологическом исследовании грунта (в крайнем случае — пробным бурением). Более дешевый способ — самостоятельно пробурить лунки до 2 м мотобуром или выкопать их вручную. Приблизительные данные можно взять из справочника или узнать у ведущих стройку соседей.
• Шаг установки. Зависит от размера постройки и величины нагрузок. Высчитывается для каждого проекта индивидуально. Максимально допустимое по СНиП расстояние — 3 м, но обычно его выбирают под легкие строения. Оптимальная дистанция — 2,5 м, позволяющая обеспечить достаточную прочность при самых скромных затратах. Минимальный интервал — 1-2 м, его используют под массивные дома или для получения дополнительного запаса прочности.
• Число опор. При подсчете суммируют дополнительные и полезные нагрузки, добавляют вес стройматериалов, умножают на коэффициент прочности (1,2-1,3) и делят на величину несущей способности одного столба. Результат округляют в сторону увеличения, добавляют дополнительные сваи для установки в местах повышенных нагрузок (печь, камин, тамбур).

Составленный по всем правилам проект обеспечит фундаменту и всему строению максимально возможную надежность и долговечность.

Как избежать ошибок при строительстве плиты на сваях

Тип фундамента играет ключевую роль в обеспечении надежности и прочности сооружения. От выбора фундамента зависит устойчивость здания к нагрузкам, а также его способность выдерживать внешние воздействия, такие как землетрясения и наводнения.

Плитный фундамент обеспечивает равномерное распределение нагрузок на всю площадь постройки. Он характеризуется хорошей устойчивостью и способностью поглощать деформацию почвы. При этом он подвержен менее значительным смещениям под воздействием сезонных и геологических изменений. Однако, плита требует более глубокого закладывания и более сложного строительного процесса в сравнении со сваями.

Свайный фундамент с ростверком традиционно считается более надежным типом фундамента. Он способен выдерживать высокие нагрузки и поддерживать стабильность сооружения на разных типах почвы. Свайный фундамент с ростверком также позволяет строить на дождливых и трясущихся местностях. Однако, он требует более длительного и затратного строительного процесса.

При выборе типа фундамента необходимо учитывать местные условия строительства, включая тип грунта, наличие подземных вод, сейсмическую активность и климатические факторы. Важно провести грунтовые исследования и консультацию специалистов, чтобы определить наиболее подходящий тип фундамента для конкретного сооружения.

В итоге, выбор между плитным фундаментом и свайным фундаментом с ростверком зависит от множества факторов, включая требования к надежности, стоимости, сложности строительства и особенностей местности. Важно провести тщательный анализ и проконсультироваться с опытными специалистами, чтобы обеспечить надежность и прочность сооружения.