Технология установки свай для фундамента: особенности, инструкция
Фундамент - основа любого здания. Он принимает на себя совокупную нагрузку от стеновых, потолочных перекрытий, пола и кровли. От его прочности будет зависеть срок службы здания. Стоимость его сооружения может достигать 40% от себестоимости строения. Свайный фундамент поможет снизить затраты на строительство. Установка свай с ростверком - отличная замена классическому ленточному фундаменту.
Отличия свайного фундамента
Основной функцией любого фундамента, является создание неподвижной опоры для строения. В зависимости от типа грунта, слой, принимающий на себя нагрузку строения, может находиться на разной глубине. Рыхлые и песчаные почвы требуют значительного заглубления для создания надежной основы. И напротив, скальные и каменистые грунты не требуют фундамента большой глубины.
Кроме стабильности почвы, учитывается средняя зимняя температура в регионе строительства. Пучинистость, возникающая в зимнее время, с силой выталкивает фундамент в сторону поверхности.
Чтобы избежать строительства ленточного фундамента с большим заглублением (более 2 м), выполняется установка свай, которые принимают нагрузку дома и передают ее глубоким слоям почвы.
В строительной технологии применяются сваи следующих видов:
- Буронабивные. В подготовленную скважину заливается бетон, формируя столб внутри почвы.
- Винтовые. Представляют собой металлические трубы с лопастями в форме винта. Закручиваются в грунт.
- Железобетонные. Эта разновидность забивается в почву при помощи копровой установки.
- Вибропогружные. Эти сваи могут быть как стальные, так и железобетонные. Отличает их высокая прочность. Изначально были разработаны для грунтов низкой плотности.
Буронабивные сваи
Установка буронабивных свай - оптимальное решение для возведения фундамента на грунтах низкой плотности, а также на зыбучих и пучинистых почвах. На этапе бурения параллельно ведется геодезическая разведка. По мере продвижения бура вглубь, берутся образцы почвы. Это помогает определить: до какой глубины необходимо бурение.
Чтобы избежать обрушения скважины, в нее устанавливается обсадная труба. Кроме этого, она выполняет функцию опалубки для заливки бетона.
Подготовка скважин для установки свай
Бурение под сваи должно происходить строго перпендикулярно поверхности земли. Это условие сложно соблюдать ввиду погрешности в работе бура. Поэтому диаметр его выбирается с запасом, на несколько сантиметров больше обсадной трубы. Это позволит ее точно соотнести с осью будущей стены.
Если скважина диаметром до 200 мм, то можно использовать ручной мотобур. Для установки буронабивных свай большего диаметра используется тракторная установка, потому что сопротивление буру настолько велико, что ручной инструмент удержать нереально.
Если техника берется в аренду и оплачивается по часам, то целесообразно подготовить заранее подъездные пути к рабочей зоне, а также предварительно выполнить всю разметку.
При бурении нужно учитывать, что глубина погружения инструмента в почву не будет соответствовать расчетной глубине. При подъеме бура земля со шнека будет осыпаться, что частично уменьшит глубину скважины. Поэтому вынимать грунт нужно с запасом 10-20 см.
Чтобы избежать усадки сваи и последующего растрескивания ростверка, дно скважины необходимо засыпать плотным материалом (гравием, щебнем), затем утрамбовать.
Обсадные трубы
Основная задача этих элементов защитить скважину от осыпания грунта. Кроме этого, они защищают бетон от опасного воздействия влаги: промерзание влажного бетона приводит к его быстрому разрушению.
В твердых породах, не подверженных обрушению, вместо обсадной трубы можно сделать гидроизоляцию из свернутого кольцом в несколько слоев рубероида. Нужно подобрать диаметр так, чтобы он точно соответствовал скважине. В противном случае бетон во время заливки раздавит кольцо, и свая останется без гидроизоляции.
Материалом для обсадных труб служит асбестоцемент или оцинкованная сталь. Трубы берутся с запасом. Длина рассчитывается исходя из глубины скважины и высоты наземной части. Кроме этого, берется запас для последующего выравнивания всех обсадных труб в единой плоскости.
Перед установкой свай под дом, их низ закрывается плотной пленкой, чтобы заливаемый бетон не вытекал снизу.
Обсадная труба устанавливается сразу в подготовленную скважину, затем по уровню выравнивается. Промежуток между грунтом и трубой необходимо сразу засыпать, чтобы избежать смещения.
Укрепление свай
Бетон прекрасно справляется с нагрузками на сжатие. А вот поперечное воздействие узкая свая переносит плохо. Подобные нагрузки могут возникать во время подвижек грунта и могут привести к разрушению основания.
Для того чтобы увеличить прочность на изгиб, перед установкой бетонная свая укрепляется каркасом из стальной арматуры.
Каркас изготавливается отдельно из прутьев, связанных стальной проволокой. Диаметр конструкции подбирается на 40 мм меньше толщины будущей сваи. Это делается, чтобы металл не выступал из бетона наружу.
Для каркаса берется арматура толщиной 12-14 мм. Она связывается или сваривается при помощи проволоки диаметром 5 мм. Если используется сварка, то шаг фиксации составляет 0,4 м. Чтобы обеспечить такую же прочность для вязаного каркаса, шаг уменьшается в два раза.
Арматурный скелет устанавливается точно по центру обсадной трубы. Он должен выступать над поверхностью на высоту будущего ростверка.
Процесс бетонирования
Бетонировать можно двумя способами: заказывать готовый бетон в миксере или изготавливать самостоятельно на строительной площадке. В связи с этим проблемы, возникающие в процессе заливки, решаются по-разному.
Бетон, поступающий в обсадную трубу, может сдвигать стальной каркас в сторону. Если смесь изготавливается вручную, то ее порции невелики, и арматуру можно поправлять вручную, по мере поступления бетона. Если выполнять заливку миксером, большие объемы не позволят выравнивать каркас вручную. Поэтому нужно заранее укрепить арматуру в вертикальном положении, при помощи клиньев и распорок.
Для того чтобы удалить пузыри воздуха из бетонной смеси, после заливки нужно уплотнить раствор погружным вибратором или длинным шестом.
Железобетонные сваи
Для строительства объектов, обладающих большим весом и высоким давлением на почву, используется для фундамента установка железобетонных свай. Обладая множеством плюсов - большой прочностью, равномерностью нагрузки, большой глубиной погружения, данная технология дорогостояща для частного строительства по причине использования специфического оборудования.
Перед установкой железобетонных свай, выполняется разметка территории, а также исследуется грунт. После этого делается пробная забивка для уточнения подвижности грунта.
Работа производится при помощи сваебойной установки. Вес рабочего молота находится в диапазоне от 0,3 до 10 тонн. Положение сваи должно быть строго вертикальным. Допустимое отклонение - не более 1 градуса.
Отличие установки свай данного типа заключается в том, что они забиваются до упора. С каждым ударом молота грунт уплотняется, и достигается момент, когда свая не в состоянии продвигаться вглубь. Это называется уровнем отказа.
Основным преимуществом установки железобетонных свай, является отсутствие последующей усадки под весом здания, а также устойчивость к продольным нагрузкам, возникающим при подвижке грунта.
Винтовые сваи
Для строений, имеющих небольшой вес, таких как каркасные или брусовые дома, винтовые сваи будут неплохой заменой бетонным. Принципиальная разница между ними в том, что буронабивная свая не ограничена весом воспринимаемой нагрузки, тогда как винтовая выдерживает 6 тонн. Поэтому перед монтажом нужно выполнить расчет суммарного веса здания и определить шаг установки свай.
Выбор типа будет опираться на экономическую составляющую, а также будет зависеть от разновидности грунта, на котором возводится фундамент. Например, в подзолистых почвах или торфяниках высокая коррозионная активность, поэтому стальные трубы в качестве фундамента - не лучший вариант.
Винтовые сваи чаще применяются для строительства домов с брусовой обвязкой. Реже устанавливают ростверк.
Установка
Вручную закручивать винтовые сваи - тяжелая работа, требующая от работников большой физической выносливости. Чем плотнее грунт и больше диаметр винта, тем сложнее закрутить сваю.
В верхней части трубы имеется отверстие для монтажа. В него вставляется труба, длина которой должна обеспечивать необходимый крутящий момент. Два работника вращают сваю, взявшись за концы трубы, а третий смотрит за тем, чтобы не было отклонений от вертикали.
Для механической установки свай под фундамент используется трактор с приспособлением для заворачивания. Специальный оголовок, подвешенный на стреле, захватывает трубу и через отверстие передает на нее крутящий момент. Выставив в нужной точке сваю и, отрегулировав правильное положение, устройство заворачивает трубу в землю на нужную глубину.
Железобетонный ростверк
Кульминацией технологии установки свай является связывание их в единую конструкцию при помощи ростверка. Он служит основой для стен и перекрытий пола.
Ширина ростверка равняется ширине стены плюс 10 см. Высота зависит от веса строения, а также от расстояния между сваями. Чем длиннее пролет, тем выше должен быть ростверк. Для легких домов эта величина не превышает 0,3 м.
Перед заливкой ростверка бетоном, устанавливается армирующий каркас. Он делается из стальной арматуры диаметром 16-20 мм и приваривается к свайному каркасу. Для того чтобы увеличить жесткость конструкции, пучки арматуры в середине пролетов также свариваются воедино.
Изготовление опалубки
Для того чтобы залить ростверк бетоном, нужно изготовить опалубку. Бетон имеет высокую плотность, поэтому днище должно выдерживать его вес. Опора под опалубку должна быть надежной. Можно использовать кирпичи, керамзитные блоки. Чем выше ростверк, тем больше будет вес бетона, а значит, опоры нужно ставить на более близком расстоянии друг от друга.
Опалубка сколачивается из досок толщиной 20-25 мм в виде короба. Его боковые стенки в верхней части должны быть связаны между собой. Это предотвратит разрушение под тяжестью бетона.
Арматурный каркас укладывается внутрь короба так, чтобы до дна оставалось 0,2 м. Это позволит оставаться арматуре внутри ростверка и защитит ее от коррозии.
Нижние доски опалубки должны иметь небольшой вылет для установки дополнительных укосов. Короб внутри выстилается пленкой, предотвращающей протечку бетона через щели между досками.
Для заливки ростверка необходимо использовать бетон высокой прочности, выдерживающий тяжелые климатические условия.
Бетон набирает крепость в течение 28 дней. Поэтому приступать к кладке раньше этого срока нецелесообразно. Перед началом следующего этапа строительства нужно убедиться, что бетон достиг нужной крепости. Не всегда есть возможность отправить образец на испытание в лабораторию. Поэтому можно воспользоваться простым методом проверки при помощи молотка и зубила.
Удар нужно наносить молотком весом 300-400 гр. По величине откола можно определить, какой марке соответствует бетон:
- 1 см - класс прочности М75;
- 0,5 см - М150;
- менее 0,5 см - М200-250
Если скол после удара почти отсутствует, то прочность соответствует марке М350.