Расчет сваи
На этом этапе вычислений необходимо определиться со следующими характеристиками:
- шаг свай;
- длина сваи до края ростверка;
- сечение.
Чаще всего размеры сечения определяют заранее, а остальные показатели подбирают исходя их имеющихся данных. Таким образом, результатом расчета должны стать расстояние между сваями и их длина.
Расположение арматуры
Всю массу здания, полученную на предыдущем этапе, требуется разделить на общую длину ростверка. При этом учитываются как наружные, так и внутренние стены. Результатом деления станет нагрузка на каждый пог.м фундаментов.
Несущую способность одного элемента фундамента можно найти по формуле: P = (0,7 • R • S) + (u • 0,8 • fin • li), где:
- P — нагрузка, которую без разрушения выдерживает одна свая;
- R — прочность почвы, которую можно найти по таблицам, представленным ниже после изучения состава грунта;
- S — площадь сечения сваи в нижней части, для круглой сваи формула выглядит следующим образом: S = 3,14*r2/2 (здесь r — это радиус окружности);
- u — периметр элемента фундамента, можно найти по формуле периметра окружности для круглого элемента;
- fin — сопротивление почвы по боковым сторонам элемента фундамента, см. таблицу для глинистых грунтов выше;
- li — толщина слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (находят для каждого слоя почвы отдельно);
- 0,7 и 0,8 — это коэффициенты.
Шаг фундаментов рассчитывается по более простой формуле: l = P/Q, где Q—это масса дома на пог.м фундамента, найденная ранее. Чтобы найти расстояние между буронабивными сваями в свету, из найденной величины просто вычитают ширину одного элемента фундамента.
При выполнении расчетов рекомендуется рассмотреть несколько вариантов с разными длинами элементов. После этого будет легко подобрать наиболее экономичный.
Армирование буронабивных свай выполняется в соответствии с нормативными документами. Арматурные каркасы состоят из рабочей арматуры и хомутов. Первая берет на себя изгибающие воздействия, а вторые обеспечивают совместную работу отдельных стержней.
Каркасы для буронабивных свай подбираются в зависимости от нагрузки и размеров сечения. Рабочая арматура устанавливается в вертикальном положении, для нее используют стальные стержни D от 10 до 16 мм. При этом выбирают материал класса А400 (с периодическим профилем). Для изготовления поперечных хомутов потребуется закупить гладкую арматуру класса А240. D = минимум 6-8 мм.
Сортамент стальной арматуры
Каркасы буронабивных свай устанавливаются так, чтобы металл не доходил за край бетона на 2-3 см. Это нужно для обеспечения защитного слоя, который предотвратить появление коррозии (ржавчины на арматуре).
Виды, их особенности и цена для свайного фундамента
Их изготавливают из различных материалов таких, как:
- сталь;
- железобетон;
- пластик;
- асбоцемент.
Сталь
Сваи из стальных опор обладают большой несущей способностью. Особенно это относится к винтовым опорам. Применение новых изделий в качестве опорных стоек под строения во многих случаях экономически не выгодно по причине их высокой стоимости. Чем больше диаметр, тем дороже металлопрокат.
Винтовые сваи представляют собой готовую к использованию конструкцию. Это трубы, имеющие на нижнем конце лопасти и окончание в виде конуса. Опоры не пригодны для использования в скалистых и каменистых грунтах.
После установки, верхушки винтовых свай срезают под один уровень. Для этого применяют лазерный нивелир и угловую машинку с режущим кругом или ножовку. После этого к трубам прикручивают или приваривают горизонтальные монтажные площадки. На них будет опираться ростверк.
Единственный их недостаток в том, что, как правило, старый металл уже повреждён коррозией, и фундамент может прослужить недолго, зато обойдётся практически бесплатно.
Железобетон
Изделия представляют собой кольцевые металлические армокаркасы, залитые бетоном. В индивидуальном малоэтажном строительстве для свайного фундамента используют ж/б изделия диаметром до 300 мм длиной от 500 до 2500 мм. Их устанавливают в скважины, просверленные садовым буром.
Выгодно использовать бывшие в употреблении безнапорные железобетонные изделия. В дело идут даже лопнувшие и потрескавшиеся изделия. Перед заливкой бетоном повреждённые поверхности оборачивают рубероидом и обвязывают проволокой.
Пластик
ПВХ канализационные трубы являются надёжной оболочкой для формирования свай залитым бетоном с армокаркасом. Пластиковые изделия обладают лёгким весом, что удобно при их транспортировке, обработке и установке.
Если требуется провести сваю сквозь слабые пучинистые слои грунта, то применяют изделия с гладкой поверхностью. В местах, где залегают почвы с большим сопротивлением, устанавливают гофрированные опоры, боковая поверхность которых обеспечивает прочное сцепление с грунтом.
Более подробно читайте здесь.
Асбоцемент
Асбестоцементная (а/ц) продукция в малоэтажном строительстве применяется в основном диаметром 150–250 мм. А/ц изделия армируют изнутри и заливают бетонным раствором. Основным достоинством асбеста, как и пластика, является его невосприимчивость коррозии.
А/ц опоры устанавливают в скважины, просверленные садовым буром. Перед заливкой бетоном в трубы вставляют вертикальные арматурные стержни периодического профиля, связанные с гладкими отрезками проволокой.
Для сравнения стоимости свайного основания из разных видов труб, ниже приведена сравнительная таблица, рассчитанная из количества опор 20 шт.
Сравнительная таблица стоимости свайного фундамента:
| Вид | Длина, мм | Диаметр, мм | Цена 1 шт., руб. | Всего, руб. (20 шт.) |
| Винтовая свая | 2000 | 57 | 1100 | 22000 |
| Железобетонная | 2500 | 400 | 3800 | 72000 |
| ПВХ | 2000 | 125 | 700 | 14000 |
| Асбестоцементная | 3950 | 100 | 320 | 6400 |
Цены на продукцию указаны усреднённые, взятые из рекламных объявлений в интернете. Из таблицы видно, что самый недорогой фундамент получится из асбоцементных изделий. Но при выборе вида труб нужно учитывать условия их применения.
Более подробно читайте здесь.
Назначение и основные виды свайных фундаментов
Монтаж столбчато-ленточного фундамента
Что нужно знать про свайный фундамент?
Монтаж арматур
Фундамент на буронабивных сваях идеально подходит для небольших частных строений. Причем плюсы здесь очевидные: уменьшение финансовых затрат, повышение безопасности и долговечности постройки. Нагрузка на фундамент будет идти равномерно, даже самое сложное строение его не исказит. Следует подчеркнуть, что согласно снип, каркас для армирования может быть круглой или квадратной формы сечения.
Несмотря на доступность сделать процесс армирования своими руками, это достаточно сложная процедура, нужно знать много нюансов:
- Обнаружив на дне пробуренной скважины воду даже в малых количествах, она должна быть немедленно откачена, еще перед заливкой бетона;
- Труба из рубероида обязательна для подвижных почв. Когда застывает бетон, он не должен смешиваться с водой, иначе жидкость потечет в почву, что может привести к постепенному разрушению конструкции. Без рубероида действие мороза будет сильнее проявляться на сваях. Бетон должен быть постоянно влажным до полного застывания. Если он сухой, то нарушаются его прочностные способности. Только рубероид способен предотвратить утечку цементного молока в грунт;
- В процессе соединения ростверка со столбами вертикальные стержни располагаются выше высоты заливаемых свай. Расстояние равняется +3 см к высоте ростверка;
- Через ростверк передается основная нагрузка постройки на грунт. На пучинистой почве его устанавливают на высоте 120-200 мм;
- После установки каркаса в скважину бетон лучше подавать слоями.
Правила армирования ростверка
Придерживаясь перечисленных правил, можно избежать многих ошибок при строительстве ростверка:
- арматурный каркас и опалубку устанавливают строго по уровню;
- у свай срезают верхнюю часть, чтобы все оголовки находились в горизонтальной плоскости;
- при монтаже металлического каркаса перемычки устанавливают на расстоянии друг от друга 200-400 мм;
- угловые элементы соединяют гнутыми Г- и П-образными элементами;
- сечение опоры должно быть не менее 300 мм, количество прутов в продольном поясе 3 и более, припуск арматуры под ростверк должен быть 50 см и более;
- сварные соединения менее прочные, чем проволочные.
Нельзя экономить на качестве и количестве металлических прутов.
Более подробно узнать, как армировать свайно-ростверковый фундамент можно из профильных книг или видео: Армирование монолитно-бетонного ростверка является обязательным технологическим процессом. При соблюдении всех норм и технологии армирования постройка прослужит более половины века.
Виды металлического каркаса
Армирование может быть нескольких видов:
- Плоским, сделанным из нескольких слоев металлических прутьев, соединенных между собой поперечными перемычками с помощью проволоки или сварки. Используются в качестве основы для закладки буронабивных опор и повышения прочности железобетонных опор небольшого диаметра.
- Объемным в виде круга или квадрата, изготавливаются с помощью автоматизированных сварочных линий. Требуют выполнения точных расчетов перед монтажом. Применяются для конструкций, несущих на себе значительную нагрузку от домостроения.
Согласно ГОСТа 10992, армирование свай может быть продольным и поперечно-продольным.
Продольным способом армируют конструкции, устанавливаемые в устойчивом грунте средней плотности: супеси, глина, суглинки. В сейсмически активных районах такое армирование не применяют из-за плохого сопротивления на изгиб и растяжение.
Армированный продольный каркас состоит из рифленых металлических стержней, соединенных между собой с помощью перемычек. В продольном ряду должно быть от 4 до 8 рядов прутьев, сечением от 12 до 15 мм.
В процессе погружения верхняя и нижняя части сваи испытывают максимальную нагрузку. Чтобы конструкция не деформировалась, ее усиливают сверху стальными сетками, установленными на расстоянии 50 мм друг от друга. Таких сеток монтируют 4-5 штук. Нижнюю часть укрепляют стальной обоймой, изготовленной в форме конуса. Ее приваривают к выступающим прутьям арматуры, подогнутым вовнутрь.
Каркас округлой формы.
Продольно-поперечный способ более надежный. Из-за большого расхода металла, стоят такие опоры значительно дороже. Но они способны выдерживать повышенные нагрузки. Изготавливают каркас из металлических прутьев диаметром от 11 до 15 мм, класса А1 или А2. Поперечные перемычки, соединяющие продольные ряды, изготавливают из металла, сечением от 8 до 12 мм.
При армировании круглых опор иногда применяют стальную сетку, собранную в цилиндр.
Расстояние между поперечными перемычками выбирают в зависимости от плотности грунта. В центральной части шаг составляет 200-300 мм. Если опора более 12 м расстояние между перемычками должно быть не более 200 мм.
Производство работ
Армирование ростверка свайного фундамента выполняют сразу после сооружения опалубки. Обязательным элементом последней должны быть поперечные перемычки в верхней части, к которым, в конечном итоге, будет подвешиваться арматурный каркас.
Работы по монтажу армирования в будущем ростверке можно разбить на несколько операций.
Устройство нижнего пояса арматурного каркаса
На дне опалубки поверх гидроизоляции укладывают специальные пластиковые бобышки, на которых затем будет располагаться нижний пояс арматурного каркаса.
Если бобышек в наличии нет, их можно заменить фрагментами кирпича или деревянными брусками высотой 40 – 50 мм:
- высота всех подкладок должна быть одинаковой, чтобы стержни арматуры заняли строго горизонтальное положение;
- шаг между бобышками или элементами, используемыми в качестве альтернативы, зависит от диаметра рабочей арматуры: он должен быть таким, чтобы стержни не прогибались;
- на бобышки с равным шагом необходимо уложить рабочую арматуру нижнего пояса. Расстояние от крайних стержней до боковых поверхностей опалубки должно составлять 30 – 40 мм.
При сооружении каркаса исполнитель должен руководствоваться требованиями документов, описывающих армирование ростверка свайного фундамента: чертеж конструкции со всеми необходимыми указаниями приводится в проекте постройки.
Если лента ростверка имеет значительную длину, каждую нитку рабочего пояса набирают из нескольких арматурных стержней, соединяемых с нахлестом в 1 м.
К нижнему поясу крепят стержни поперечной арматуры или хомуты, совмещающие в себе поперечную и вертикальную арматуру.
Устройство верхнего пояса
Рабочая арматура верхнего пояса подвешивается на перемычках опалубки, о которых было упомянуто в начале раздела. Длина подвесов должна быть такой, чтобы после заливки ростверка над арматурой образовался защитный слой бетона толщиной от 30 до 40 мм.
Стержни верхнего пояса связываются с поперечной и вертикальной арматурой либо с хомутами, если таковые используются.
Затем оба рабочих пояса следует привязать к арматуре, выступающей из свай. Арматурный каркас можно считать готовым.
Нормативы и типы устройства силовой конструкции
Технология армирования предполагает использование трех основных методик:
- Монтаж армирующего каркаса продольного типа.
- Продольно-поперечно армирование.
- Армирование по методу предварительного напряжения.
Принципы устройства силовой конструкции описаны в таких нормативных документах:
- сварные арматурные изделия для ж/б конструкций – ГОСТ 10922-90, ГОСТ 19804.4-78 и ГОСТ 19804.2-79;
- вычисления необходимого расстояния между элементами арматурного каркаса – СП 63.13330.2018;
- требования к качеству металлопроката для армирования свай – в вышеуказанном СП 63.13330, ГОСТ 5781-82, ГОСТ 10884;
- испытание ж/б конструкций на образование трещин – ГОСТ 19804.0.
Продольного типа
По технологии арматура располагают параллельно друг к другу без горизонтальных перемычек. Для свай с сечением 200х200 и 300х300 мм используют 4 прута, а для опорных элементов 350х350 и 400х400 мм – 8 стержней.
Такие силовые конструкции обходятся дешевле, но они характеризуются слабым сопротивлением относительно растягивающих и сгибающих нагрузок. Эта особенность ограничивает сферу применения фундамента, исключая строительство гидротехнических сооружений.
Продольно-поперечного вида
Сварная конструкция такого типа состоит из продольных прутьев с приваренной арматурной сеткой или горизонтальными перемычками. По краям каркаса шаг между поперечными элементами составляет 100 мм, в средней части – 200 или 300 мм, если глубина опорной подошвы больше 13 м.
Опоры с армокаркасом продольно-поперечного типа выгодно отличаются устойчивостью к различным нагрузкам в процессе службы, а также свободно переносят столкновения с крупнообломочными породами.
Это расширяет сферу применения свайных фундаментов для строительства сооружений жилищного и промышленного назначения на:
- высокоплотных глинистых,
- песчаных,
- вечномерзлых грунтах,
- а также на участках с каменистыми включениями.
Помимо наземных сооружений, сваи с продольно-поперечным армированием подходят для возведения:
- дамб,
- мостов,
- причалов.
Метод предварительного напряжения
При изготовлении свай в металлическую форму помещают аромокаркас и растягивают его с помощью гидравлических домкратов. Одновременно на прутья оказывают воздействие энергией СВЧ-поля для уменьшения плотности стали. После этого опалубку заполняют раствором.
Когда бетон схватывается, натяжение ослабляют и прутья сжимаются до первоначального состояния. При этом сжимающие силы воздействуют на бетон, в результате чего он приобретает максимальную плотность.
Принцип расчета каркаса
Чтоб сделать указанный расчет, нужно определиться с размерами постройки. Важным фактором при этом есть тип фундамента. Если он известен, то можно приступать к расчету необходимых прутьев на армирование сваи. Затем назначается диаметр и класс прутьев, при этом нужно учитывать, что буронабивная свая часто имеет диаметр 30 см.
Правильный расчет – залог устойчивости основания дома
При расчете сечения стержней нужно учитывать вес будущей постройки и тип несущей почвы. Если грунт имеет хорошие показатели устойчивости, то можно применять различные типы фундамента, так как почва при этом, принимая нагрузки от постройки, практически не подвержена деформации.
Для расчета количества свай, застройщику необходимо посчитать общую нагрузку от постройки и разделить ее на несущую способность одной сваи, так как каждая заглубленная в землю конструкция свайного фундамента диаметром 30 см имеет конкретную несущую способность, которую в зависимости от степени устойчивости грунта можно рассчитать.
Изготавливается армирование для свай как на заводах при помощи штамповки составляющих элементов, так и на месте стройки. В первом случае, конструкция будет иметь такие расчетные характеристики:
- тип сечения – призма или цилиндр диаметром до 30 см;
- максимальная общая длина 14 м;
- весит конструкция до 4,5 кг.
- рабочая арматура имеет размер 1,2-4 см, а спиральная 0,6-1,6 см;
- соединения стержней выполняется наложением сварочного шва.
Свайные опоры вполне возможно смонтировать своими руками
Для ручной сборки характерны такие показатели:
- любой тип сечения, максимальный 30 см;
- максимальный вес конструкции 10 т;
- длина конструкции до 16 м;
- диаметр рабочей и спиральной арматуры любой;
- соединяются стержни вязальной проволокой или свариваются полуавтоматом.
Если в расчетах присутствует горизонтальная нагрузка, то каркас опускается на всю глубину скважины, в его комплектацию добавляются такие элементы:
- Квадрат диаметром 30-40 см, или кольца;
- Промышленные пластиковые прокладки.
Хомуты создают каркасу нужную геометрическую форму, они крепятся с шагом 30-70 см. Пластиковые прокладки предотвращают коррозию металла.
Влияние габаритов на стоимость
Выбор типа и параметров свай обусловлен не только их практичностью в исходных условиях, но и экономической целесообразностью. Поскольку несущая способность силовых элементов зависит от габаритов, то полезно оценить, насколько меняется стоимость для различных моделей опор.
Зависимость цены винтовых опор от габаритов отражена в таблице:
| Длина стержня, м | Диаметр трубы, мм | Размер лопасти, мм | Цена, руб. |
| 1,5 | 57 | 200 | 850 |
| 2,0 | 76 | 250 | 1150 |
| 2,0 | 89 | 250 | 1290 |
| 2,5 | 89 | 250 | 1400 |
| 1,5 | 108 | 300 | 1200 |
| 2,0 | 108 | 300 | 1450 |
| 2,5 | 108 | 300 | 1550 |
Сравнить, как изменяется стоимость забивной опоры в зависимости от размеров, можно по данным из таблицы:
| Длина ствола, м | Тип сечения, мм | Стоимость, руб. |
| 3 | 150х150 | 1350 |
| 4 | 150х150 | 1750 |
| 3 | 200х200 | 1800 |
| 4 | 200х200 | 2300 |
От размеров буронабивных опор зависит потребность в бетоне, цена на который определяется исходя и его прочностных характеристик. Стоимость такого фундамента обходится в среднем от одной тысячи рублей за погонный метр.
К факторам, увеличивающим стоимость, относят
- расход и класс арматуры,
- гидроизоляционные материалы,
- песок,
- щебень и т.д.
Как видно из представленных данных, цена силовых элементов прямо пропорциональна их параметрам.
Чем больше размеры, чем выше несущая способность такого основания. К факторам ценообразования также следует относить качество использованного материала.
Все, что необходимо знать об устройстве и возведении свайного фундамента, найдете здесь.
Что такое ростверк?
Для тех, кто не владеет строительной терминологией, сообщаем, что ростверк – это ответственная часть свайного фундамента, соединяющая оголовки свай в единый силовой контур.
Существуют различные виды ростверков, применяемых в свайных основаниях:
- ленточного типа, представляющего монолитную бетонную ленту. Она располагается по периметру опор, последовательно расположенных под несущими нагрузку капитальными стенами;
- плитной конструкции, в виде монолитной плиты, размеры которой соответствуют контуру основания строения и охватывают все опоры.
Ростверк представляет собой ленточную конструкцию , соединяющую отдельно стоящие сваи между собой
В зависимости от особенностей ростверкового фундамента, он может изготавливаться в следующих исполнениях:
- Цельном варианте. Изготовление осуществляется путем заливки в предварительно подготовленную опалубку бетонного раствора. Формирование монолитной базы происходит после твердения бетонной смеси.
- Составном виде. Основа представляет сборную поверхность из произведенных промышленным путём железобетонных изделий, соединённых при установке с опорными колоннами, а также между собой.
Армирование свайно ростверкового основания, позволяет укрепить монолитную основу стальными прутками, способствующими целостности конструкции и повышающими долговечность.
С какой целью выполняется армирование ростверка свайного фундамента
Необходимость укрепить фундамент строения с помощью арматурной решетки связана со свойствами бетонного состава. Бетон восприимчив к влиянию деформации, вызывающей растяжение и изгиб. В результате таких деформационных процессов возможно разрушение основания, хотя материал способен воспринимать значительные сжимающие нагрузки.
Усиление стальной арматурой ростверка свайного основания укрепляет конструкцию, повышает ее устойчивость, а также положительно влияет на долговечность возводимого строения. Мощный каркас, забетонированный в бетонной ленте, повышает прочность основания, компенсирует различные виды нагрузок и крутящих моментов.
Укрепление ростверка свайной основы с помощью арматуры обеспечивает:
- устойчивость бетонного массива, воспринимающего реакцию сил морозного пучения;
- повышение прочностных характеристик основы, на которую действует вес здания;
- защиту основания, которое сооружено из бетона пониженной прочности.
Используя стальную арматуру для укрепления ростверковой основы можно предотвратить влияние негативных факторов.
Потребность в укреплении монолитного ростверка арматурой обуславливается тем, что бетон как материал имеет высокую устойчивость к сжимающим нагрузкам, но при этом ему свойственно слабое сопротивление к нагрузкам на изгиб и растяжения
Как устроен свайный фундамент
Свайный фундамент – это опорная конструкция под здание, состоящая из отдельно стоящих свай или свайного поля. Обычно их изготавливают из железобетона, но возможно использование не армированного бетона или бутобетона, что несколько уменьшает стоимость конструкции. Для повышения прочности и экономии бетона производят армирование свайного фундамента. В качестве арматуры обычно используется прутья из гладкой или профилированной стали. Фундаментные сваи обязательно устанавливают под углами здания, на пересечении внутренних несущих стен между собой и с наружными стенами. Если между обязательными сваями расстояние от 2 до 2,5 м и более, то между ними устраивают и промежуточные.
Принцип установки свай: поэтапная инструкция
Подготовка
Необходимо подготовить площадку для монтажа бетонного фундамента – убрать мусор, снять почву с растительностью. Разметить территорию, места, где требуется установить сваи. Установить вешки. Чтобы разметка была более точной, нужно использовать шнурку.
Шнуровка
Пробуривание скважины
Монтаж скважин необходимо проводить в местах, где установлены вешки. Когда бур достигнет необходимой глубины, вытаскивают, удаляют землю. Проводится трамбовка, засыпается песчаная подушка. Слой песка — 30-50 см.
Как установить обсадную трубу
Монтаж обсадной трубы необходим в местах, где почва имеет песчаный характер, болотистая местность. На грунтах с глинистым, суглинистым основанием, установка труб не обязательна. Процесс армирования проходит намного проще.
Пластиковые, металлические, асбестоцементные изделия можно использовать в качестве обсадной трубы. Можно купить трубы, предназначенные для скважин. Установленные элементы должны располагаться строго вертикально.
Монтаж арматуры
Чтобы провести армирование свай, необходим металлический рифленый прут, диаметром 12мм. Для возведения небольших строений достаточно 4-6 вертикально расположенных прутов. Для обвязки потребуется стержень, диаметром 4 мм.
Цилиндрическая конструкция должна быть меньше размеров скважины на 3-5 см. Обвязка стержней проводится вязальной проволокой, пластиковыми хомутами. Армирующий каркас должен возвышаться над землей, примерно на 30 см. Сборка производится на поверхности земли, каркас спускается в скважину, огражденную обсадной трубой.
Пример армирования
Заливка бетонной смеси
Лучший вариант для заливки свайных сооружений — бетон марки В12.5, В15. Для удобства заливки раствора вручную, можно использовать воронку с большим горловищем. После каждых 25-30 сантиметров бетонного раствора, рекомендуется проводить усадку, можно металлическим прутом. Позволит избавиться от пустот в фундаменте, заполнить ниши. После заливки, оставляют на 5-7 дней.
Предварительно напряженное и ненапряженное армирование ЖБ свай
Армирование всех железобетонных свай, которые в процессе эксплуатации будут переносить сильные растягивающие нагрузки, предусматривает обязательное напряжение армокаркаса.
Совет эксперта! Для предварительного напряжения используется специальная арматура из стали класса 20ХГ2Ц, 30ХГ2С, 35ГС и 25Г2С диаметром от 12 до 20 миллиметров.
При создании ЖБ свай в формировочную опалубку укладывается каркас из арматурных стержней, который по продольной оси растягивается с помощью гидравлического домкрата (одновременно с механическим растягиванием на стержни оказывается электротермическое воздействие, уменьшающее плотность металла).
Рис. 1.5: Схема работы гидродомкрата для предварительного напряжения арматуры Далее в опалубку заливается бетонная смесь и выжидается необходимое для ее схватывания время. Затем на арматуру перестает оказываться растягивающее воздействие и прутья сжимаются до изначального размера. Сжимающие силы от арматуры передаются на бетон сваи, в результате чего он сжимается и приобретает максимально возможную плотность.
Рис. 1.6: Гидродомкрат для предварительного напряжения арматуры
Совет эксперта! Железобетонные сваи, армированные по технологии предварительного напряжения, отличаются от обычных ЖБ свай лучшим сопротивлением к растягивающим и сгибающим нагрузкам, возникающих в процессе их эксплуатации, и устойчивостью к образованию трещин.
Типы свай
Существуют разные конструкции свай:
- Сваи-стойки. Вертикальные опоры, находящиеся в плотном контакте с твердыми слоями грунта. Обеспечивают максимальную устойчивость и несущую способность.
- Висячие сваи. Удерживаются за счет силы трения между боковыми стенками и грунтом, а также за счет уплотненной грунтовой подушки под наконечником. Опоры на твердые слои не имеют. Прочность обеспечивается за счет площади контакта — чем длиннее свая, тем надежнее она установлена. Способны внезапно давать осадку из-за подземных изменений гидрогеологии.
По типу погружения существуют:
- Забивные. Погружаются в грунт с помощью специальных механизмов. Имеют максимальную несущую способность и устойчивость, но создают немалую опасность при погружении для всех построек, расположенных поблизости.
- Литьевые. Эти сваи представляют собой железобетонные отливки, изготовленные непосредственно на площадке. В пробуренную скважину устанавливают арматуру и заливают бетон, получая прочный вертикальный стержень. Удобны для самостоятельного изготовления.
- Винтовые. Специфический вид свай, погружаемых в грунт путем завинчивания (наподобие шурупа). Позволяют самостоятельную установку, не требуют предварительной подготовки или земляных работ.
Материалом для свай могут служить:
- Древесина. Традиционный материал, но сегодня деревянные сваи практически сошли со сцены, уступив место более долговечным и удобным видам.
- Металл. Кроме винтовых свай, специальных конструкций не производится. Используют массивные куски швеллера, рельса, двутавра и т.д. Недостаток металлических свай — электрохимическая коррозия, от которой их практически невозможно защитить.
- Железобетон. Из него делают забивные и набивные сваи, получая прочные и устойчивые к нагрузкам опоры. Является самым распространенным материалом, устойчивым ко всем нагрузкам и практически в 3 раза более долговечным, чем металлические сваи.
Выбор типа свай обусловлен техническими требованиями и условиями строительства. Чаще всего используются забивные или буронабивные железобетонные стержни.
СП: рекомендации и правила проектирования свайных фундаментов
В СП 50-101-2004 «Сборник правил. Основания зданий и сооружений» содержатся рекомендации и правила проектирования свайных фундаментов, которые являются обязательными для соблюдения при проектировании и строительстве зданий и сооружений.
Определение несущей способности свай:
- Определение свойств грунта на месте строительства с помощью грунтовых исследований
- Определение глубины заложения свай на основе характеристик грунта
- Расчет несущей способности сваи на основе ее диаметра, длины, материала и характеристик грунта
- Выбор типа свай на основе условий эксплуатации и характеристик грунта
Требования к проектированию свайных фундаментов:
- Соблюдение требований к несущей способности свай и распределению нагрузок
- Выбор наиболее эффективной системы свайного фундамента на основе условий строительства и эксплуатации
- Обеспечение устойчивости свайного фундамента на всех стадиях строительства, включая контроль деформаций и вибраций
- Соблюдение правил монтажа и заложения свай, включая правильную ориентацию и глубину заложения
- Обеспечение защиты свай от коррозии
Требования к контролю и испытаниям свайных фундаментов:
- Проведение контроля качества всех материалов и компонентов, используемых для строительства свайных фундаментов
- Проведение испытаний на прочность и несущую способность свай
- Проведение геодезического контроля на всех стадиях строительства и эксплуатации свайных фундаментов
- Регулярный мониторинг и обслуживание свайных фундаментов для предотвращения повреждений и утечки несущей способности
- Соблюдение правил техники безопасности при проведении испытаний и контроля свайных фундаментов
Буровые сваи
Технология устройства буронабивных свай
Буровые сваи классифицируются по способу устройства.
- буронабивные, бетонируемые в скважинах, пробуренных в пылевато-глинистых грунтах выше уровня грунтовых вод без крепления стенок скважин,
- буронабивные, устраиваемые в скважинах, пробуренных в любых грунтах ниже уровня грунтовых вод — с креплением стенок скважин глинистым раствором или инвентарными обсадными трубами,
- буроинъекционные диаметром 150-250 мм, устраиваемые способом нагнетания мелкозернистого бетонного раствора в пробуренные скважины,
- буроопускные сваи, устраиваемые путём опускания в скважину железобетонной сваи и заполнения промежутка бетонной смесью.
Виды буронабивных свай отличаются способом устройства и назначением. Собственно, основной вид выполняется прямо по месту расположения методом бурения скважины, заполнения её бетонным раствором и армирования каркасом, заранее заготовленным на всю или частичную глубину скважины из железных стержней и проволоки.
В сложных грунтовых условиях, плывунных, песчаных и грунтах на уровне подземных водоносных слоёв устройство буронабивных свай (БНС) выполняется под защитой извлекаемых инвентарных обсадных труб или под защитой глинистого (бентонитового) раствора. Допустимо оставлять обсадные трубы в грунте, если фильтрация грунтовых вод превышает 200 метров в сутки. Обычно это становиться известным по результатам инженерно-геологических изысканий и для устройства БНС используют более дешёвые оставляемые трубы.
Устройство БНС с обсадными трубами
Диаметр буронабивных свай определяется расчётом несущей способности и может находится в пределах 300-2000 мм, а глубина — ещё и уровнем залегания несущего опорного слоя грунта, и может достигать 76 м. Назначение буронабивных свай — обеспечение прочного фундамента для массивных зданий и сооружений за счёт большого диаметра и глубины погружения, позволяющей достичь малосжимаемых несущих пластов и обеспечения опорной пяты большой площади.
В простых грунтовых условиях применяется менее затратный метод устройства буронабивных свай непрерывным полым шнеком. Суть метода заключается в том, что бетонирование выполняется не с помощью отдельной бетонолитной трубы, а непосредственно через полость бурового шнека. По достижении буром проектной глубины в его полость под давлением подаётся бетон и по мере подъёма скважина заполняется бетоном. На последней стадии происходит погружение армокаркаса. После схватывания и выдержки бетона свая готова.
Устройство свай НПШ для фундамента нефтяного резервуара
Буроинъекционные сваи (БИС) имеют особое применение: укрепление старых, ветхих оснований зданий, а также в случае опасности оседания и подвижек грунта. Бурение диаметром 150-250 мм происходит в непосредственной близости или сквозь массив фундаментной конструкции. Армирование БИС в этих случаях может и не производится.
Буросекущие сваи предназначены для устройства сплошной бетонной стены, способной нести функцию шпунтового ограждения котлована, служить фундаментом и стеной подвальной части здания. Выполняются методом последовательного бурения и бетонирования сначала нечётных скважин, а затем чётных с обеспечением их зацепления.
Расчёт свай
Расчёт фундаментных свай-стоек выполняется:
- По несущей способности грунта под пятой сваи,
- По прочности конструкции сваи,
- По имеющимся горизонтальным нагрузкам.
Последовательность подбора, изготовления, заглубления, проверки качества, испытаний свай регламентируется СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».
