Проблема выбора основания для сооружений существует в сложных геологических условиях. Рационально использовать свайно-ростверковый фундамент, который принимает на себя 20% затрат от стоимости строительства. Подземная часть из висячих стержней повышает несущую способность почвы и обеспечивает надежность строения. Реконструкция некачественного основания требует дополнительных вложений, поэтому целесообразное проектирование является актуальным направлением.
Определение свайно-ростверкового фундамента
Конструкция применяется для возведения зданий на нестабильных грунтах или в случае строительства крупногабаритного сооружения. В качестве основания используются сваи с заостренным окончанием, каждая из них противостоит усилию 2 – 5 т. Верх стержней объединяется балочным или плиточным поясом, который называется ростверком. Обвязка применяется под несущими стенами и ставится по периметру дома.
Для определения количества висячих элементов делается расчет, который требует характеристик:
- вес здания с оборудованием, людьми, снеговой и ветровой нагрузкой;
- технические показатели почвы в месте строительства.
Ростверк распределяет статические усилия равномерно и связывает вертикальные стержни, чтобы они не сдвигались при нагрузке. Сваи делают из металла или железобетона, а для соединительных балок берут металлопрофиль, бетон, деревянные бруски.
В частном домостроении фундамент-ростверк на сваях применяется редко из-за большой затратной части. Использование такой конструкции оправдывается, если дом строится в болотистой местности или на грунтах, относящихся категории плывунов.
Выбор свай
Длина сваи, диаметр зависит от нагрузки, сопротивления почвенного слоя и назначается так, чтобы элемент располагался вне зоны промерзания грунта. Протяженность скважины зависит от возможностей сверлильного оборудования. Низ ростверка определяется присутствием технического подпола, подвала, рельефом земельного надела.
Проект свайного основания базируется на итогах инженерных разработок, информации о сейсмичности района. При выборе технологии учитываются экологические требования и сравниваются экономические варианты других решений. Регламент расчета приводится в нормативном документе СНиП 11.В.1 – 62.
В плане сваи ставятся с постоянным или переменным шагом, который предварительно указывается на чертеже. Висячие элементы и ростверк рассчитывается по деформациям с условием, что строение осаживается на величину, меньшую от нормативного показателя. Метод позволяет определить выгодность ростверкового основания перед устройством монолитного ленточного фундамента, сплошной бетонной плиты.
Виды свайно-ростверкового фундамента
Слабые почвы прокалываются острием стержня до упора в стабильный грунт, которыми являются крупнообломочные, скальные слои и твердые глинистые породы. Длина вертикального шпунта может достигать 20 метров.
Свайный фундамент с ростверком подразделяется по признакам:
- материал — бывают железобетонные, деревянные, стальные и бетонные варианты;
- способ погружения в землю — классифицируют забивные, вибропогружаемые, винтовые;
- работа с почвой — висячие конструкции распределяют нагрузку с помощью трения, а стойки передают усилия непосредственно на стабильную породу.
Сечение шпунтов бывает квадратным, многоугольным, трубчатым. Элементы изготавливаются составными, цельными, винтовыми, с расширением. Монолитные конструкции имеют внутри цилиндрическую полость, они цельные с постоянной длиной. Сборные варианты соединяются из железобетонных блоков и набираются требуемой протяженности.
По способу погружения в грунт
Забивные сваи погружаются с помощью ударного оборудования. Острие смещает почвенные частицы в сторону, вверх при углублении и внедряется в землю. Стержень выгоняет кубатуру грунта, равную объему погруженного участка и дополнительно уплотняет основание. На стройплощадке применяются дизельные и штанговые молоты.
Вибрационный способ уменьшает трение в почве и на боковой площади погружаемого элемента. Требуется усилие, которое в несколько раз меньше, чем при ударном методе. Земля уплотняется на расстоянии 1,5 – 3 диаметра сваи от ее тела. Используются электромеханические вибропогружатели, которые с помощью амплитуды пульсаций и массы сваи разбивают структуру почвы.
Завинчивание одновременно с давлением проводят для железобетонных и стальнх свай с применением автомобильных установок. Вертикальные элементы имеют наконечник с винтовой лопастью, ствол, направляющую часть и длинитель. Используются для реконструкции и ремонта фундаментов и при строительстве в регионах вечной мерзлоты, на пучинистых, обводненных почвах.
По степени заглубленности
Висячий ростверк работает в окружении сжимающихся грунтов, распределяют нагрузку с использованием силы бокового трения, сопротивления наконечника. Такие элементы нельзя углубить до стабильного пласта и в этом есть их недостаток. Для надежности увеличивается площадь пяты направляющей части и ставится большее число элементов на участке.
Увеличение размеров приводит к удорожанию конструкции фундамента, повышению трудоемкости. Большое количество потянет утяжеление и дополнительную осадку. Уменьшение расстояния между висячими стержнями иногда спасает ситуацию.
У стоек работает наконечник, который передает усилие на несжимаемые слои, такие стержни не приводят к усадке строения. Стоечные шпунты используются для укрепления основания при прокладке коммуникаций, трубопроводов, железнодорожных перегонов т. к. имеют большой коэффициент сопротивления сдвигу. В городе ставятся в качестве подпорок для стен и для возведения промышленных единиц с тяжелым оборудованием.
Технология возведения
Скважины углубляют с помощью ручных буров, при этом сверлится диаметр 100 – 200 мм, а длина ограничивается расстоянием в 1 м. Моторизированные, гидравлические и электрические машины увеличивают поперечный размер скважины и длину прохода до трех метров. Ростверки на свайные фундаменты требуют устройства песчано-щебеночной прослойки толщиной 15 – 20 см.
Допускается состав подсыпки:
- щебень мелкой фракции, песок — 1 : 2, соответственно;
- крупный песок, гравий средней фракции — 2 : 3, соответственно.
Количество вертикальных стержней принимается по расчету, но если такового нет, принимается запас прочности основания, сваи располагаются с минимальным шагом 1 м. Центры стержней совпадают с осями разбивки дома, диаметр свай может быть 170 – 400 мм. Для армирования используют сварные или вязаные каркасы с ребристой арматурой диаметром свыше 12 мм. Продольные пруты нужно сделать из металла класса А-3, а в поперечном направлении ставитьА-1.
Процесс и этапы заливки ростверка
Заделка арматурных выпусков и жесткое соединение ростверка со сваями обеспечивается в случае слабых грунтов и боковой нагрузки на здание. Концы загибаются и присоединяются к ростверковому каркасу с помощью вязальной проволоки. Заливка ростверка выполняется послойно, за один прием бетонируется до 25 см. Используется электрический вибратор для выгона воздушных пузырей из массы. Бетон набирает 100% прочности через 28 дней, только после этого его нагружают и ставят ростверк.
Пошаговая инструкция правильной заливки:
- на треть заполняют опалубку;
- трубу автомиксера приподнимают, чтобы некоторая часть попадала на дно;
- вытекшую массу прижимают к земле, чтобы получилась жесткая опорная площадка;
- арматура вставляется так, чтобы верх не выступал над уровнем трубы;
- в верхнюю часть бетона ставится резьбованная шпилька для стыковки с ростверком, элемент выступает на 30 см.
Лучше непрерывно заливать опалубку с перерывом на уплотнение слоев. Если вырыть траншею по ширине ростверка, опалубка не понадобится, бетон можно лить непосредственно в грунт.
Проведение работ по утеплению фундамента
Железобетонный ростверк становится мостиком холода, независимо от его расположения по уровню земли. Конструкция оттягивает тепло от стен, которые возводятся непосредственно на нем. Утепление работает аналогично изоляции ленточного основания и защищает сам ростверк от потерь энергии.
Деревянная или металлическая балка оставляет пространство под домом, продуваемое ветром. Просвет закрывается утеплителем, чтобы сэкономить на отоплении дома. Канализация, водопровод также прокладывается в этом пространстве, и термоизоляция предохраняет от замерзания воды и стоков.
В открытое место под строением попадает мусор, листья, что потребует дополнительной уборки. Закрытая и красиво отделанная нижняя часть смотрится выигрышно и украшает фасад. Утепление цоколя делается одновременно с созданием изолированной отмостки снаружи по периметру стен. Варианты термоизоляции зависят от высоты цокольной части, особенностей ростверка.
Возможные ошибки
Монтаж свай с ростверком лучше доверить специалистам или работать по чертежу и только после технического расчета. Нарушение технологии приведет к просадке и разрушению дома.
Характерные ошибки:
- отсутствие вертикальности при заглублении сваи;
- использование приямков при закручивании винтовых стержней;
- установка так, что свая касается твердого основания, а должна заходить в него на 0,2 – 0,3 м;
- нарушение технического плана размещения элементов;
- игнорирование металлических оголовков на верхней части сваи;
- использование отверстий от старых свай для монтажа новых.
Стержни, которые стоят под наклоном, снижают несущую способность фундамента, со временем такие элементы могут быть вырваны из грунта. Сваи должны закручиваться в землю, начиная с поверхности грунта. Полость элемента бетонируется после забивания и ограничивается наголовником, защищающим от увлажнения.
Плюсы и минусы свайно-ростверкового фундамента
Для устройства нужно меньше материалов, чем для изготовления сплошной монолитной плиты, при этом выбирается любое заглубление, есть возможность строить на зыбкой почве или в условиях мерзлоты. Малый объем вынимаемого грунта не требует применения экскаватора, а винтовые сваи погружаются с помощью бура.
Технологические особенности позволяют снизить стоимость свайного фундамента до аналогичного показателя на ленточное основание при демонстрации высоких прочностных характеристик. Снижение трудоемкости ведет к тому, что комплекс работ вместе с изоляцией выполняет бригада специалистов в составе трех человек.
Недостаток свайного основания с ростверком в том, что в таких домах трудно построить подвал или цокольный этаж. Для их сооружения требуется дополнительный состав работ по заделке пространства теплыми стенами, что дает удорожание строительства.
Технология предполагает точное соблюдение соотношения компонентов бетона и марок составляющих материалов для предупреждения разрыва стержня под боковым давлением почвы.
