Фундамент на сваях — устройство, недостатки и преимущества

Устройство фундамента на сваях практикуется в том случае, если геологические характеристики строительной площадки, мягко говоря, далеки от идеала. Свайный фундамент можно построить даже на вечной мерзлоте или на нестабильном грунте с высоким уровнем геологической опасности.   

И в этой статье мы расскажем нашим читателям о типовых технологиях обустройства свайных оснований.

Свайные конструкции в фундаменте — опоры и ростверки

Конструкция свайного фундамента состоит из пакета вертикальных опор (свай), соединенных с горизонтальной площадкой (ростверком).

По типу ростверка свайные фундаменты разделяются на две разновидности конструкций, а именно:

• На основания с монолитным ростверком — плитой, залитой в опалубку или набранной из ЖБИ.
• На основания с пустотелым ростверком — каркасом, набранным из деревянных, металлических или бетонных балок.

Монолитный ростверк позволяет отказаться от обустройства напольного покрытия. Зато  балочная конструкция собирается в три-четыре раза быстрее.

По типу свай фундаменты разделяются на пять разновидностей конструкции, а именно:

• На основания с забивными сваями, которые погружают без выемки грунта, забивая опору молотом или впрессовывая в почву. В эту категорию включают все фундаменты, построенные на готовых, полнотелых сваях из ЖБИ, древесины, металла. Кроме того, в эту же категорию входят и основания, отстроенные на пустотелых сваях, не заполненных бетоном.
• На основания с винтовыми сваями, которые ввинчивают в грунт. В эту категорию входят фундаменты, построенные на фабричных или самодельных сваях, изготовленных из обсадных труб.
• На основания с пустотелыми (оболочковыми) сваями, которые заглубляют в почву с помощью вибропогружателей (с выемкой грунта). Такие основания бетонируются либо частично, либо полностью.
• На основания с набивными сваями, заливаемыми в продавленную (отжатую) скважину, пробитую в грунте. Такие сваи заливаются в вытесненную полость.
• На основания с буронабивными сваями, заливаемыми в скважину, высверленную в грунте. Причем перед заливкой сваи в полость трубчатой опалубки вводят армирующий каркас, который можно связать с решеткой ростверка. При всей трудоемкости данного варианта, буронабивная технология очень проста в реализации. Поэтому фундамент на бетонных сваях буронабивного типа предпочитают все сторонники самостроя.

Выбор конкретного типа свай зависит от исходных характеристик строительной площадки. Причем любой из вариантов свай можно использовать и в висячих конструкциях, опирающихся на сжимающий опору грунт, и в стоечных конструкциях, базирующихся на скальные горизонты.

Фундаменты на сваях: достоинства и недостатки типовых вариантов

В общий список достоинств, характерных для каждого типа конструкции свайного фундамента можно внести следующие пункты:

• Универсальность конструкции – свайные основания можно обустроить на любом грунте (от зыбучих песков до скальной основы), с любым рельефом строительной площадки (допускаются уклоны в 15-20 градусов и более), с любыми геологическими характеристиками (от вечной мерзлоты до разжиженного илистого грунта).
• Стойкость и прочность конструкции – одна опора свайного основания может выдержать от 5 до 20 тонн нагрузки. Конкретное значение несущей способности сваи рассчитывается исходя из плотности грунта в зоне подошвы фундамента.
• Скорость строительства – простейший свайный фундамент можно выстроить за несколько дней, а более сложные конструкции собираются на порядок быстрее аналогов ленточного или плитного типа.
• Стоимость строительства – свайные фундаменты дешевле практически любого варианта конструкции оснований. И даже монолитный ростверк на свайных опорах обойдется дешевле, чем полноценное плитное основание.

А в случае строительства на сложном рельефе плита фундамента на сваях, с точки зрения экономичности конструкции, является не просто оптимальным, а единственно возможным вариантом основания.

• Простота конструкции – свайное основание может построить даже неофит строительного дела. А варианты на забивных и винтовых сваях относятся к наиболее простым решениям проблемы обустройства фундамента.

Недостатки свайных фундаментов практически незаметны.

И в перечень отрицательных качеств свайных конструкций можно внести лишь следующие пункты:

• Необходимость жесткого контроля качества свай. Особенно фабричных изделий, выполненных из металла, железобетона или древесины. Даже одно изделие с незначительным (на первый взгляд) браком, понижает эксплуатационные характеристики всего строения.
• Потребность в строительстве отдельного ростверка – фактически фундамента на фундаменте. Причем такое строительство продлится намного дольше самого монтажа свай. А правильную перевязку балок крупногабаритного ростверка выполнит далеко не всякий строитель.
• Необходимость в точных расчетах характеристик фундамента, которые, впрочем, практикуют лишь при строительстве сложных оснований, обустраиваемых на склонах или на очень слабых грунтах.

В итоге, большинство недостатков свайных оснований связаны с процессом строительства крупногабаритных фундаментов, эксплуатируемых в сложных условиях. Типовой проект основания под гараж или малогабаритный дом, или небольшую баню не вызывает особых затруднений даже у неопытных строителей.

Расчет фундамента на сваях

Сложный расчет крупного свайного основания базируется на изучении геологических характеристик грунта и экспертной оценке жесткости конструкции ростверка. Кроме того, в таком случае необходимы и точные данные о пределе прочности всех конструкционных материалов, участвующих в строительстве фундамента.

Небольшие основания на десяток-другой свай рассчитывают по упрощенной форме предполагающей вычисление площади подошвы сваи и количества опорных элементов в фундаменте. Причем эти величины увязывают с несущей способностью грунта, которая выбирается по таблице и общей массой всего строения.

То есть, если масса дома равняется 25 тоннам, а несущая способность грунта не превышает 5 кг/см2, то общая площадь подошвы фундамента равняется 5000 см2 (25000кг:5кг/см2). И такой фундамент должен стоять на  10 опорах с площадью подошвы в 500 см2, что соответствует кругу с диаметром в 24 сантиметра.

Еще один параметр – глубина залегания опоры – определяется исходя из уровня промерзания грунта. То есть, свая должна погрузиться, как минимум, на 40-50 сантиметров ниже этой отметки. В итоге, глубина погружения большинства свай под малоэтажное строение не превышает 3-4 метров.

Разумеется, в сложных проектах фигурируют совершенно иные величины. Например, та же глубина погружения свай может равняться 30-35 метрам. Но такие данные получают только на основе геологических изысканий, в процессе которых нащупывается горизонт с максимальной несущей способностью грунта.

Технологическая карта на устройство свайного фундамента

Чтобы соорудить простейшее основание на сваях необходимо действовать следующим образом:

• В самом начале строительную площадку очищают от мусора и плодородного слоя грунта. Ведь растения в цокольной части строения никому не нужны.
• После очистки площадки на нее наносят контуры фундамента, а сваи маркируют стальными или деревянными вехами. Причем, если предполагается строительство свайной ленты (особой конструкции фундамента), то по размеченному контуру будут отрыты траншея заданной глубины.
• Дальнейший этап связан с обустройством вертикальных опор (свай). Причем каждая из  пяти разновидностей опор обустраивается по-разному. Так, винтовые сваи просто вкручиваются в землю, забивные сваи вбиваются в грунт, а набивные и буронабивные – заливаются в высверленное или выдавленное отверстие. Разумеется, последний вариант предполагает не только бурение грунта, но и дальнейшее обустройство опалубки и введение армирующего каркаса сваи с последующей заливкой бетоном марки В12,5 или В17.
• После монтажа свай можно взяться за ростверк, который обустраивается по жесткому (с погружением сваи в тело горизонтальной плиты или балки) или накладному (укладка балки или прилиты на оголовок сваи) варианту. Ростверк можно собрать из готовых ЖБИ или залить в съемную опалубку.

Завершив монтаж ростверка можно взяться за цокольную часть, которую строят по технологии ленточной кладки в полтора кирпича. Причем цоколь монтируется поверх отлива, опоясывающего контур основания.