Устройство свайных фундаментов и геодезическая разбивка свайного поля

Для организации свайного фундамента необходимо выполнить работы по вдавливанию железобетонных опор в грунт. После этого возводится монолитная плита либо лента, которая будет распределять нагрузку. Подобная конструкция именуется ростверком. Но для начала строители сооружают свайное поле, на которое устанавливаются балки или плиты. Именно от качества выполнения расчета и разметки зависят технические параметры возводимого объекта.

Общая информация

Свайное поле — специальная конструкция, которая возводится для того, чтобы бетонное основание здания было прочное. Если организовывается фундамент винтового, железобетонного или буронабивного типа, то в любом случае изначально придется сооружать такую установку. Конструкцию используют в качестве основания для сооружения жилищных или промышленных зданий после возведения ростверка.

Если на стройплощадке проблемный грунт, то чаще всего сооружают под дом стальные опоры — элементы, распределяющие нагрузку строения на слой почвы, где будет находиться подземная часть конструкции. Для соблюдения технических условий изделия конструкции следует забивать на глубину от 3 до 15 метров, поскольку лишь в этом случае они будут находиться в устойчивом и глубинном слое.

Следует знать: строительство стен начинается после возведения ростверка, несущей поверхностью для которого является свайная сетка.

Буронабивной свайный фундамент своими руками

Представленная ниже пошаговая инструкция предусматривает самостоятельное возведение свайного фундамента в буронабивном исполнении с ростверком сверху. Это наиболее востребованный вариант среди частников, так как реализовать его несложно. Для работ нужны лишь трубы из асбестоцемента, бетонный раствор и стальная либо стеклопластиковая арматура.

Устройства выполняется в пять этапов:

1. Земляные работы.
2. Установка асбестоцементных труб и укладка в них арматуры.
3. Заливка бетона.
4. Устройство ростверка.
5. Закрытие цоколя.

Для изготовления буронабивных свай требуются асбестоцементные трубы диаметром 300–400 мм. Они послужат гарантией, что фундамент будет иметь хорошую несущую способность как по вертикали, так и в горизонтальной плоскости. И в отличие от стального варианта асбестоцемент не заржавеет в земле.

Скважины для опор проще всего сделать с помощью ручного бура с бензиновым либо электрическим двигателем. Глубина этих отверстий должна получиться в итоге на 30–40 см ниже точки промерзания грунта.

Свайные столбы располагаются по периметру строения и под несущими стенами внутри с шагом до двух метров. После выбуривания скважин на их дне насыпается песчаная подушка толщиной в 10–15 см. Затем сверху в качестве опоры под сваи заливается бетон еще на 25–30 см. И уже в этот не застывший раствор устанавливаются трубы из асбестоцемента. При этом они должны выступать над землей минимум на 30 см.

Чтобы трубы оставались строго в вертикальном положении, они обсыпаются песком, который повергается в процессе этого утрамбовке. Далее производится армирование опорных столбов. Для этого используется 3-4 прута из стали либо стеклопластика сечением 10–12 мм.

Армирующие стержни необходимо разместить по центру трубы на равном удалении друг от друга. Для упрощения монтажа их еще на земле можно связать поперечинами-распорками из проволоки. По высоте эти вертикальные пруты должны оказаться выше верхнего края трубы, выступая из последней на 15–20 см. После армирования эту несъемную опалубку остается лишь залить бетоном, следя чтобы внутри раствора не образовалось пустот.

Уже через 3–4 дня на получившиеся опоры можно монтировать ростверк из железобетона (с укладкой опалубки, армированием и заливкой бетонной смеси), стального швеллера либо бруса. В итоге между ним и землей должно оказаться просвет в 25–30 см. Укладывать ростверк непосредственно на грунт нельзя, его при пучении может попросту выдавить вверх и снести вместе с постройкой.

В завершении обустройства, лучше всего уже после возведения стен, опоры и ростверковую конструкцию следует закрыть с боков обшивкой. Здесь прекрасно подойдет профнастил для крыши или фасада либо декоративный кирпич. Только сначала надо уложить все коммуникации. Благо водопровод и канализация в доме на сваях проводятся между опор без дополнительных ухищрений и сверления бетона.

Расположение опор в фундаменте

Нагрузка несущих конструкций сооружения и форма ростверка — факторы, от которых зависит, каким образом будут размещаться металлические, железобетонные или деревянные стержни в свайном поле фундамента. Бывают такие способы расположения опор:

1. Свайный куст — метод, при котором сваи объединены в одну компактную конструкцию. В этом случае ростверк выполняют таким образом, чтобы соотношение его сторон не превышало 1:5. Если надо построить колонны, стойки, дымовые трубы и иные высокие объекты, то рекомендуется применять именно этот способ.
2. Свайная полоса — технология устройства опор, используют которую для возведения оснований под протяженные строения (к примеру, для набережных или бетонных заборов).
3. Свайное поле — для дома рекомендуется сооружать опоры с помощью этого метода, если планируется возведение монолитного ростверка.

Что нужно учесть при конструировании?

Согласно правилам, свайные фундаменты должны проектировать на основе:

• 
  результатов инженерно-геологических изысканий;

• сведений о сейсмичности района;
• действующих нагрузках на основание;
• конструктивных и технологических особенностей сооружения;
• экологических требований;
• технико-экономических соображений;
• уровня ответственности сооружения (по ГОСТ 27751).

Инженерно-геологические исследования участка должны проводить только лицензированные компании. При этом должно учитываться возможное влияние постройки на расположенные рядом дома и сооружения.

Все применяемые при строительстве материалы и оборудование должны соответствовать требованиям проекта, техническим условиям и действующим стандартам.
Расчеты ведут по двум предельным состояниям:

• по несущей способности – анализ факторов, которые приводят к потерям устойчивости, формы, положения и другим состояниям, в результате чего фундамент становится полностью непригодным к эксплуатации;
• по деформациям – анализ условий, которые затрудняют нормальную эксплуатацию объекта и снижают его долговечность (осадки, подъемы, прогибы, трещины, колебания и т.д.).

При проектировании необходимо учитывать запас прочности и надежности для возводимой конструкции. Только так можно обеспечить основанию долгий срок службы даже в самых агрессивных условиях. Это требование должно быть обеспечено на всех стадиях расчета и монтажа свайного фундамента.

Устройство конструкции

Готовое свайное поле будет расположено на стройплощадке, где предварительно была выполнена забивка опор согласно проектной документации. Стальные или железобетонные изделия в конструкции бывают расположены таким образом:

• в шахматном порядке — для организации большого фундамента;
• рядами — для забивки небольшого числа опор.

Крайние осевые линии стержней при устройстве свайного поля следует устанавливать так, чтобы они были расположены по отношению к внешнему краю возводимого ростверка на расстоянии, равном диаметру опор в плане.

Документация, оформляемая при разбивочных работах

В процессе геодезической разбивки свайного поля нами оформляются и передаются строителям:

1. Схема осей здания.
2. Схема размещения реперов.
3. План расположения свай.
4. Каталог высотных отметок реперов.
5. Акт выполнения разбивочных работ.

уже не один год показывает себя надежным партнером, которому можно с уверенностью поручить работу, связанную с инженерной геодезией для строительства. В том числе разбивку свайного поля в любом районе Московской области.

Создание проекта

Перед тем как сделать свайное поле, необходимо составить чертеж, план выполнения работ и проверить грунт на стройплощадке. Необходимо обследовать почву на такие данные:

• плотность;
• глубина промерзания земли;
• несущие способности;
• водонасыщение грунта;
• глубина залегания подземных вод;
• напластование различных типов земли на строительном участке.

Несущую способность одного стержня попросту нереально высчитать, зная лишь, из какого материала изделие изготовлено, поскольку сила сопротивления грунта, как правило, меньше, чем грузонесущий показатель сваи. Поэтому провести геодезические работы надо ради того, чтобы рассчитать технические свойства опор с учетом характеристик земли, в которую они будут устанавливаться.

Сбор нагрузок

Перед расчетом буронабивного фундамента также необходимо выполнить сбор нагрузок от всех вышележащих конструкций. Потребуется два отдельных вычисления:

• нагрузка на сваю (с учетом ростверка);
• нагрузка на ростверк.

Это необходимо потому, что отдельно будет выполнен расчет ростверка свайного фундамента и характеристик свай.

При сборе нагрузок необходимо уесть все элементы здания, а также временные нагрузки, к которым относится масса снегового покрова на крыше, а также полезная нагрузка на перекрытие от людей, мебели и оборудования.

Для расчета свайно-ростверкового фундамента составляется таблица, в которую вносится информация о массе конструкций. Чтобы рассчитать эту таблицу, можно пользоваться следующей информацией:

Собственный вес фундаментов и ростверка определяется в зависимости от геометрических размеров. Сначала требуется вычислить объем конструкции. Плотность железобетона при этом принимается равной 2500 кг/куб.м. Чтобы получить массу элемента, нужно объем умножить на плотность.

Каждую составляющую нагрузки нужно умножить на специальный коэффициент, который повышает надежность. Его подбирают в зависимости от материала и способа изготовления. Точное значение можно найти в таблице:

Техника подсчета

Начальный этап работ — расчет свайного поля. Цель этой процедуры состоит в том, чтобы провести анализ распределения стержней на стройплощадке и узнать, сколько требуется монтировать опор. Для этого надо выполнить несколько этапов:

1. Вычислить общую нагрузку, действовать которая будет на бетонное основание во время эксплуатации здания.
2. Определить несущую способность каждой сваи, учитывая при этом параметры стройматериала, из которого выполнена опора.
3. Разделить итоговую нагрузку на вычисленный показатель несущей характеристики стержня для определения количества опор.
4. Составить проект, в котором будет указано расположение свай по периметру и стенам возводимого объекта.

Чтобы определить общую нагрузку, необходимо вычислить массу помещения, учитывая при этом удельный вес задействованных строительных материалов и площадь конструктивных частей здания.

Следующий этап — расчет нагрузки с помощью утвержденных ГОСТов и разработанных проектов. В документах указано, что для жилых домов показатель этот равняется приблизительно 150 кг/м2 перекрытия, а для промышленных объектов — 200 кг/м2. Если здание планируется соорудить с двумя или более ярусами, то упомянутый технический параметр следует высчитывать с учетом всех этажей.

После этого требуется высчитать временную снежную нагрузку, значение которой напрямую зависит от региона, где ведется сооружение здания. Для этого надо площадь крыши помещения умножить на средний вес слоя снега, давящего на 1 м2 поверхности перекрытия. Далее полученную сумму требуется перемножить на коэффициент надежности, который составляет 1,2.

Дальнейший шаг — высчитать несущую способность свай, учитывая сведения о характеристике почвы на участке. Когда все показатели известны, следует произвести финальный расчет. Для этого надо общую массу нагрузок разделить на грузонесущую способность изделия. В итоге получится число, указывающее на необходимое число опор, на которых следует возводить свайно-ростверковое основание.

В проектной документации должны быть указаны все вычисленные показатели.

Какие расчеты нужны при монтаже свай

При расчетах свай, определяют следующие величины:

• Длина.
• Диаметр.
• Число.
• Расположение.

Средними показателями диаметра устанавливаемых бетонных конструкций, считают диапазон 15-40 см. Распространенный вид — с сечением 20 см. Для точных расчетов, нужно использовать таблицы, указывающие диаметр опор, способности выдерживать нагрузки.

Примерное расположение свай

Узнав, какую несущую способность имеет одна единица бетонного сооружения, можно вычислить расстояние между ними:

I = P/Q:

• I – Подходящий шаг между конструкциями.
• P – Какую нагрузку выдерживает одна единица.
• Q – Нагрузка, оказываемая на квадратный метр основания (нужно узнать массу здания, поделить на общую длину ростверка).

Расчет: здание, общая масса — около 50 тонн. Устанавливается на тугой суглинок. Диаметр одной сваи — 20 см. Получаем следующий расчет:

Массу здания 50000 кг/ на нагрузку, оказываемую основанием здания 1884 кг = 26.53 (округляем до 27). Для возведения здания массой 50 тонн, необходимо расположить 27 опор по периметру основания.

Если планируется установка тяжелых сооружений внутри дома, под ними также располагают сваи. Глубина скважины зависит от несущего грунта, уровня промерзания. В средней полосе России — 1.5-3 метра.

Расчеты при монтаже монолитного ростверка

Чтобы определить ширину конструкции:

B=M/L*R:

• Ширина ростверка.
• Вес здания.
• Длина бетонного сооружения.
• Какую нагрузку может выдержать грунт.

Расчет армирования

Перед заливкой свай проводится армирование для усиления основы. Размер арматуры зависит от массы здания, весовой нагрузки на фундамент. Распространенная арматура — с рифлением, размером 12 мм.

Выбор типа свай

Для строительства фундамента чаще всего применяют цельные железобетонные изделия, сечение которых равняется 300 х 300 мм. Такие опоры используют для возведения сооружений таких типов:

1. Много- и малоэтажных зданий.
2. Объектов промышленного типа.

Кроме того, упомянутые опоры приобретают, когда надо усилить свайное основание. Но для сооружения массивных строений в качестве стержней иногда используют изделия сечением 400 х 400 мм. Если пол на свайном фундаменте будет сделан из пиломатериалов, то рекомендуется применять сваи, габариты которых составляют 250 х 250 мм.

Стержни квадратного сечения чаще всего применяют в процессе строительства зданий, размещенных на таких типах почвы:

• пучинистых (грунт, расширяющийся зимой, поэтому он сильно давит на фундамент в холодное время года);
• торфяниках;
• заболоченных и илистых почвах;
• на участках, где грунт подвергается сдвигам в горизонтальном направлении.

Иногда свайное поле строители организовывают из составных изделий, если на участке низкоплотная и влажная почва толщиной свыше 10 см. В этом случае длины сплошных стержней для возведения надежного фундамента попросту не хватит. Мастера делают даже соединенные опоры, которые погружают в почву на 20-метровую глубину.

Материалы для изготовления

Выбор материала для изготовления ростверка зависит от нескольких факторов:

• типа фундамента;
• нагрузки на фундамент;
• типа грунта;
• высоты грунтовых вод.

Железобетон

Наиболее удобный вариант ростверка для бетонных свай — надежный, стабильный, долговечный и распространенный материал. Изготавливают из стальной арматуры и бетона, образующих прочную и износостойкую конструкцию. Используется в строительстве тяжелых многоэтажных зданий и промышленных объектов, реже — для загородного жилья .

Различают сборные и монолитные железобетонные ростверки. Сборные изготавливают в заводских условиях и собирают на площадке.

• преимущества — прочность и легкость монтажа;
• недостатки — необходимость использования грузоподъемной техники и гидроизоляции соединительных узлов.

Арматура в виде плоского или объемного каркаса многократно повышает прочность, затвердевший бетон хорошо переносит нагрузки при сжатии.

Металл

Используется двутавр или швеллер. Профильный прокат обеспечивает жесткость и прочность конструкции. Металлический ростверк подходит для одноэтажных домов и в свайно-винтовых фундаментах. Металл прикрепляют к оголовкам свай сваркой.

Металлические сваи и ростверк требуют предварительной защитной обработки, так как они подвержены коррозии. Обычно используют на пучинистых грунтах.

• преимущества — жесткая и надежная конструкция;
• недостатки — необходимость использования крановой техники, обработки швов из-за коррозийной неустойчивости сварочных соединений.

Дерево

Деревянный брус или короб из доски под ростверки используют для легких деревянных или каркасно-щитовых домов. Между брусьями и сваями следует уложить гидроизоляцию из толя или рубероида. Чтобы сохранить древесину от гниения, необходимо обработать элементы специальной биозащитной пропиткой.

Брусья к сваям прикрепляют кронштейнами или болтами. Этот материал сейчас почти не используется.

• преимущества — конструкции легкие и недорогие, быстрый монтаж;
• недостатки — невысокая прочность, необходимость дополнительной обработки.

Бетон

Используется для небольших строений при максимальном количестве опор. Оголовки свай должны быть заглублены в бетон ростверка минимум на 10 см. Отсутствие арматуры не позволяет сильно нагружать подобные конструкции, критичны нагрузки на изгиб. Специалисты не рекомендуют использовать этот тип ростверков.

• преимущества — простота и дешевизна;
• недостатки — ненадежность.

Выполнение разметки

Это важный этап, который строители проводят перед началом монтажа свай. Чтобы технически правильно сделать разметку, надо выполнить такие задачи:

1. Отметить базовые линии или контуры основания свайного поля на строительном участке — в этом деле пригодится проектная схема.
2. Нанести разметку в местах, где будут установлены опоры. Следует помнить: для каждого отдельного элемента будет своя точка забивки.
3. Определить нулевую отметку, с помощью которой можно выровнять сваи после установки в грунт.

Выполнять разметку следует с использованием обноски. Это временная деревянная конструкция, с помощью которой крепятся разбивочные оси. В чертеже должны быть определены точки, на которых следует устанавливать сваи. При помощи оборудования — электронного тахеометра — специалист определит расположение опор на стройплощадке, а после отметит эти точки с помощью арматуры. Иногда мастера используют обычную рулетку для выполнения этих работ.

Главное — надежно установить каждую арматуру, чтобы изделие не сместилось с заданного участка, иначе придется снова вызывать геодезиста.

Монтаж монолитного ростверка

После установки свай приступают к монтажу ростверка. Его устройство включает в себя:

• монтаж опалубки;
• укладку арматуры согласно расчетным показателям;
• заполнение формы бетонным раствором;
• демонтаж опалубки;
• работы по гидроизоляции.

Конструкция опалубки зависит от того, как располагается ростверк над уровнем земли.

Монтаж опалубки

От правильного монтажа опалубки будет зависеть прочность и внешний вид ростверка. Съемную форму чаще всего собирают из досок, иногда используют фанеру.

Нижняя часть опалубки под висячий ростверк.

Обязательно нужно контролировать вертикальный уровень установки боковых стенок. Углы должны быть выставлены под 90 градусов, если в проекте не установлены другие параметры. Стенки укрепляют подпорками, чтобы бетонный раствор не разрушил опалубку.

Если ростверк располагается над уровнем земли, нужно рассчитать нагрузку от арматуры и бетонного раствора на нижнюю стенку формы. Если дно вывалится, работу нужно будет начинать сначала.

После монтажа опалубки, насыпают в нее слой песка, толщиной 150 мм. Смачивают его, хорошо утрамбовывают. Укладывают гидроизоляционный материал.

Армирование

Армирование висячих ростверков выполняют металлическими прутьями. Стеклопластиковая арматура, как показывает опыт, хороша в тех случаях, когда она опирается на почву. Тип армирования и вид балок для устройства ростверка определяют на этапе проектирования дома.

После обрезки опор до нужного размера, из них будет выступать арматура. Она будет использоваться как соединительный элемент между ростверком и опорой.

Перед выполнением армирования рисуют чертеж расположения металлических стержней. Все работы выполняют, ориентируясь на эту схему. Если неправильно заложить арматуру, конструкция может не выдержать нагрузки и деформироваться.

Металлический каркас устанавливают строго по уровню.

Металлические прутья, связанные между собой по 3-4 штуки проволокой, опускают в опалубку. Арматура не должна касаться краев деревянной формы под бетон, чтобы впоследствии не оказалось, что ее края выступают из бетонного основания.

Чтобы была вентиляция пространства под полом дома, оставляют в конструкции продухи, вставляя в опалубку трубы диаметром 100 мм.

После установки металлического каркаса, убирают из опалубки весь строительный мусор при помощи промышленного пылесоса с большой мощностью.

Заливка бетоном

Проверяют геометрию и надежность крепления опалубки и армированного каркаса, чтобы во время наполнением бетоном конструкция не развалилась.

Подготавливают цементный раствор. Он должен быть однородным, без комков. Перемешивают раствор на строительной площадке при помощи миксера или заказывают с завода в бетономешалке.

Заливку осуществляют в один заход. Не рекомендовано делать перерыв более нескольких часов. Заливают послойно, каждый слой уплотняют миксером или штыком лопаты, чтобы вышли все пузырьки воздуха, и не осталось пустот.

Гидроизоляция

Висячий ростверк можно изолировать от воздействия влаги, обмазывая конструкцию битумными мастиками.

При монтаже заглубленной бетонной ленты и перед заливкой бетона укладывают на дно опалубки рубероид, а после демонтажа опалубки накрывают рулонной изоляцией весь ростверк.

Возведение конструкции

После выполнения разметки следует начинать мероприятия, которые включают в себя следующие технологические процессы:

• подвоз необходимой техники;
• приобретение, транспортировка и разгрузка свай;
• рытье котлована.

Следующий этап — заглубление опор в почву с помощью специальной строительной машины, которая называет копер. Указанный процесс мастера выполняют в следующем порядке:

1. Копер устанавливается на участке, где были отмечены точки установки опор, а сваи перемещают с помощью лебедки, установленной на машине.
2. Рабочие помогают сделать строповку опоры.
3. Свая поднимается вертикально в точке заглубления.
4. Совершается закрепление изделия на мачте копра и соединение со сваебойным молотом. Дальнейший шаг — забивка опоры в землю на глубину, требуемый размер которой указан в проектной документации.
5. После монтажа всех свай необходимо выровнять их по установленной нулевой отметке. Как правило, подобные работы выполняются при помощи отбойных молотков.

Главное, чтобы предварительно был составлен проектный чертеж, поскольку в этом документе приводится инструкция, с помощью которой проводятся все строительные работы.

Приемка свайного поля

Предъявляются следующие сведения для приемки конструкции:

• информация о геодезической проверке забитых опор по высоте и в плане;
• число ударов молота на каждую сваю.

Полученные данные инженер должен занести в специальный журнал. А если сопоставить информацию и результаты испытаний (статических и динамических), то при составлении проекта следует установить:

• необходимость удаления верхних частей свай до указанных отметок;
• пригодность установленных опор и их соответствие грузонесущей способности общим нагрузкам здания;
• необходимость монтажа дополнительных свай.

Устройство пола

На свайном поле можно обустраивать настил, когда будут завершено строительство ростверка. В этом деле главное — применять деревянные рейки для образования зазоров, с помощью которых конструкция будет защищена от возникновения конденсата.

Для устройства настила следует приобрести обрезную доску, толщина которой составляет более 28 мм, однако мастера советуют использовать не менее 36-миллиметровые изделия. Кроме того, надо приобрести качественные элементы для крепления пиломатериалов.

Следующий этап — укладка плит OSB, поскольку с помощью этого материала легче всего выровнять поверхность пола. Утепление настила — важный процесс, о выполнении которого следует позаботиться по завершении обустройства несущей конструкции. Поэтому рекомендуется использовать минеральную вату толщиной от 20 см.