Выбор технологии устройства фундамента зависит от множества технико-эксплуатационных требований, которые описываются в проектном решении с учетом характеристик места строительства. Наряду с традиционными устоявшимися технологиями капитального сооружения сегодня все чаще применяются облегченные методы создания основы под здание. В данную категорию можно включить и свайные фундаменты. Это конструкция мелкого заложения, которая не требует разработки котлована, но зато ограничивается в несущей способности. Для широкого ряда инженерных сооружений и построек это рациональный вариант базирования на грунте, но большие дома и коттеджи, например, на такой основе строить нельзя.
Общие сведения о технологии
Использование столбчатых конструкций в качестве несущих элементов давно практикуется в строительной сфере. Но если прежде такие методы устройства фундамента применялись в основном к хозяйственным постройкам и функциональным сооружениям, то сегодня благодаря оптимизированной технологии распределения нагрузок этот способ находит свое место и в проектах жилых домов. Другое дело, что возлагаемые нагрузки должны соответствовать несущему потенциалу платформы. Это несоответствие зачастую и становится главным ограничительным фактором при использовании технологии. Параметры устройства системы регулируются документом СП 24.13330 о свайных фундаментах и актуализированной редакцией СНиП 2.02.03-85. Согласно техническим нормативам, главное назначение свай – с поверхности обеспечивать прорезку грунта и передавать действующие сверху нагрузки на нижележащие пласты. Другими словами, свайные элементы принимают на себя массу сооружения, обеспечивая стабильность при статических и динамических нагрузках.
Конструкция фундамента
В плане конструкционного устройства технология достаточно простая, что, в частности, способствует ее распространенности. В основе фундамента находится группа свай, которые устанавливаются в грунтовых слоях по периметру строительной площадки. Способы и форматы выполнения этой части могут быть разными, например, одним из самых простых в техническом исполнении считается свайно-забивной фундамент, который устанавливается ручным способом без машин и специального оборудования. Верхнюю часть конструкции формирует ростверк. На его железобетонной или бетонной базе распределяется нагрузка по всей площади. Узлы соединения оформляются перемычками и крепежами подходящего формата – в зависимости от типа свай и конфигурации ростверка.
Материалы свайных элементов
Преимущественно используются металлические сваи как наиболее надежные и долговечные. Они выдерживают высокое напряжение, проявляют динамическую стойкость при сейсмических нагрузках и легко монтируются в грунтах разного типа. Самой близкой альтернативой металлу в плане технико-физических качеств можно назвать бетон. Такие сваи не подвержены коррозийным процессам, не требуют применения спецтехники для внедрения в грунт и отличаются долговечностью. Однако бетон не рекомендуется использовать в местах с сейсмологической активностью или в других зонах нестабильной эксплуатации свайных фундаментов. Это опасно из-за высоких динамических нагрузок, которые разрушительно действуют на структуру бетона. Но в контексте использования других типов свай проблемный грунт как раз и является целевым местом применения столбчатых фундаментов в принципе. Это обусловлено тем, что традиционные ленточные и монолитные бетонные конструкции в таких условиях могут деформироваться.
Практикуется и строительство деревянного свайного фундамента из бруса пихты, лиственницы или сосны. Разумеется, к строительным работам допускается только специально отобранный пиломатериал с защитными пропитками, антипиреновыми и биологическими покрытиями. На такой базе можно строить и бани с сараями и хозблоком, и одноэтажные жилые дома.
Виды фундаментов на сваях
Существует множество конструкционных исполнений таких фундаментов, отличия между которыми преимущественно лежат в области классификации непосредственно свай. Но основу несущей базы с точки зрения взаимодействия с каркасом целевого объекта все же в большей степени формирует ростверк, от которого и стоит отталкиваться в определении разновидностей свайных фундаментов. В СП 24.13330 отмечается, что ростверк – это конструкция, предназначенная для объединения свайных голов с целью равномерной передачи нагрузки.
По характеру механического взаимодействия несущей подошвы с удерживаемой конструкцией можно различать основные виды фундаментов с ростверком на сваях. Возможна гибкая или жесткая сцепка в зависимости от технологии заделки свай и крепления к нижнему перекрытию дома. В условиях высоких динамических нагрузок (природных колебаний и вибраций грунта) рекомендуется применять гибкую или мягкую сцепку, которая окажет демпфирующее действие и нивелирует влияние нагрузок. Жесткая связка себя лучше проявляет в условиях статических нагрузок без вибраций.
Материал изготовления ростверка
Применяются бетонные, железобетонные, металлические и деревянные конструкции. Чаще всего предпочтение отдается ЖБ-конструкциям как наиболее надежным, хотя их нельзя совмещать с деревянными сваями, и в силу дороговизны армированный бетон заменяют металлическими элементами.
Расположение подошвы относительно грунтовой поверхности
Речь идет о высоте подъема ростверка над землей. Данная величина полностью зависит от местного рельефа, характеристик грунта и требований к несущим способностям конструкции.
Способы установки свай
По принципу устройства в грунтовом массиве различают следующие виды свай:
- Забивные. Используется технология забивки несущего стержня, которую, как уже было отмечено, может реализовать и небольшая бригада рабочих. Если же речь идет о крупноформатных сваях, то без специальной техники обойтись не удастся. К слову, деревянный свайный фундамент можно соорудить только путем забивки свай. Далее в качестве усиления может применяться техника поясного армирования несущей базы.
- Набивные. Особая разновидность свай, которые устанавливаются в трубчатой основе. Сначала формируются отверстия в грунте механизированным способом, после чего в них погружаются цилиндрические трубчатые столбы из бетона или асбестобетона. Далее в них заливается бетон с армирующими прутьями.
- Буровые. Преимущественно винтовые сваи, которые закручиваются в грунт ручным или машинным методом. Обычно применяются тонкие стержни, но в большом количестве.
Проектирование фундамента
Все технические параметры и нюансы устройства свайной фундаментной конструкции описываются в проектном решении. В качестве исходных данных применяются материалы геодезических и гидрометеорологических исследований, а также результаты геологических изысканий. В комплексе эти сведения позволяют составить технологическую карту грунта и подобрать к ней оптимальный способ устройства инженерной конструкции. Как отмечается в СП по свайным фундаментам, характеристики несущих элементов с размерными параметрами определяются с учетом возможных инженерно-геологических и гидрогеологических изменений. В оценках и прогнозах берется во внимание и фактор будущего влияния нагрузки от построенного здания на грунт.
Указания для расчета по нагрузке
Основной расчетный параметр – планируемая нагрузка на сваи, которая должна соответствовать несущей способности фундамента. Учитываться должны и усилия от собственной массы свай, которое определяется коэффициентом динамичности:
- 1,25 – при расчете на раскрытие и формирование трещины.
- 1,5 – при оценке прочностной величины.
При этом с точки зрения восприятия общих нагрузок свайные фундаменты – это группа столбчатых опорных элементов, каждый из которых принимает свою меру давления. В этом смысле специалисты рекомендуют отталкиваться от количественного показателя свайных единиц в расчете на единицу площади. В среднем на площадку 10 х 10 м2 требуется базовый комплект из 25 свай при условии, что глубина залегания составит 2,5-3 м. Другой принцип расчета по нагрузке свидетельствует о том, что типовая металлическая свая выдерживает до 1 000 кг. Казалось бы, остается рационально распределить достаточное количество стержней по всей площади, но сложность заключается в невозможности точного прогнозирования массы дома с учетом обустройства оборудованием, мебелью и конструкционными элементами в будущем.
Технология монтажа
Порядок установки фундамента на свайной базе следующий:
- Размечается стройплощадка в соответствии с проектным решением, в схеме которого указываются точки установки свай.
- Выполняется монтаж несущих стержней – забивным, винтовым, закладным или вибрационным способом с подключением техники или без нее.
- При необходимости производится обвязка. Следует помнить, что свайные фундаменты – это конструкция, в сущности удерживаемая на столбах, поэтому в дополнительном укреплении на поверхности есть смысл, если оно не перегружает головки монтажных стволов.
- Обустройство ростверка. Сегодня в оптимизированных технологиях используется стыковка верхних частей свай с готовыми конструкциями ростверков, которые накладываются на систему оголовков в той или иной конфигурации и замыкаются крепежными приспособлениями.
Заключение
Применение несущих столбов при строительстве фундамента избавляет от многих технологических операций, многие из которых обязательны, например, при устройстве ленточных и монолитных оснований. Достаточно отметить отсутствие потребности в монтаже опалубки. Поэтому к первостепенным плюсам свайного фундамента можно отнести экономическую доступность и технологическую легкость исполнения. Существенным преимуществом таких фундаментов является и универсальность. Если заранее исключить возможность применения бетонных свай, то теоретически дома на такой базе можно строить на самых разных проблемных грунтах, в том числе песчаных и глинистых. Если же обратить внимание на недостатки, то главным из них будет ограничение по несущей способности, которое не позволяет возводить многоэтажные и просто большие постройки с массивными конструкциями.
