Рекомендации по выбору диаметра свай под фундамент для частного строительства

Технология поэтапного строительства

Наиболее часто в частном строительстве используются буронабивные сваи, а потому стоит остановиться на них подробнее. Устройство такого фундамента включает такие этапы:

1. Расчистка и разметка площадки. Прежде всего, участок под строительство освобождается от мусора и растительности, пни выкорчевываются. Желательно снять плодородный слой почвы, а вместо нее засыпать песчаник. Далее производится разметка в соответствии с планом. Вбиваются колья по углам, а между ними натягивается шнур, ограничивающий периметр фундамента. Ориентируясь по нему, устанавливаются колья в местах монтажа опор.
2. Бурение скважин. В зависимости от необходимой глубины привлекается специальная техника или используется ручной инструмент. Для частного дома, как правило, применяется садовый бур, мотобур или самодельные приспособления. Диаметр скважины должен быть немного меньше сваи. В процессе бурения с помощью отвеса контролируется вертикальность скважины.
3. Установка сваи. В пробуренную скважину плотно осаживается труба для сваи. Она должна располагаться строго вертикально.
4. Армирование. Каркас армировки собирается на поверхности земли. Он состоит из 4-8 вертикальных стержней и поперечных связей, закрепляемых с шагом 40-60 см. Готовый каркас опускается внутрь трубы строго по центру так, чтобы они не арматура не касалась ее стенки (на крайние стержни одеваем пластмассовые фиксаторы). Сверху обеспечивается вылет вертикальных стержней на 20-30 см.
5. Бетонирование. Используется бетон марки В12,5 или В17 (не ниже М300). Консистенция раствора должна позволять заполнить всю полость трубы. По мере заливки с помощью длинных прутьев производится уплотнение массы.
6. Устройство ростверка. Если он собирается из готовых железобетонных балок, то они устанавливаются на выведенные опоры, а их арматура сваривается с армирующими стержнями сваи. Строго контролируется горизонтальность установки с помощью строительного уровня. При самостоятельном изготовлении ленточного ростверка устанавливается деревянная опалубка. В ней монтируется армирующий пояс из стальных стержней диаметром 12-14 мм, увязанных в поперечном и вертикальном направлении с шагом 45-60 см.
7. Для дальнейшего строительства дома необходимо установить закладочные элементы. Они представляют собой металлические пластины, к которым с помощью анкеров может крепиться цокольная часть стены. Далее производится заливка бетоном марки М400 или М500. Поверхность ростверка тщательно выравнивается.

При изготовлении фундамента своими руками потребуется следующий инструмент: лопата для расчистки территории, бурильное оборудование (мотобур, садовый бур или другие специальные устройства ручного типа), лом для направления сваи, кувалда (молот) для осаживания трубы в скважину, болгарка для резки трубы и арматуры, ножовка по металлу, плоскогубцы для вязки арматуры, ножовка и молоток для монтажа опалубки, мастерок и правило для выравнивания бетонной поверхности.

Для контроля работ и проведения нужных измерений следует приготовить строительный уровень, отвес, рулетку, металлическую линейку. Желательно иметь нивелир.

Советуем почитать: Для чего нужен нивелир на строительной площадке?

Обрезка свай и формирование ростверка

По окончании закручивания всех свай, можно переходить к следующему этапу их монтажа – обрезке хвостовиков. Высоту обрезки определяют условия местного климата. Там, где зимой стоят снега или высоко поднимается вода, цокольная часть дома, которую и образуют верхушки свай, может превышать и 1,5 м. Но меньше 20 см она быть не может.

В соответствии с необходимой высотой, концы свай обрезаются после предварительной разметки, которую очень удобно выполнять лазерным уровнем.

Разметка лазерным уровнем Источник bibliostroy.ru

Зафиксировать эту метку можно очень просто: наклеить в этом месте малярный скотч и прямо по нему отчертить линию обреза маркером. По ней будет очень удобно производить резку, и не надо пользоваться хомутами.

Перенос отметки на сваю Источник bibliostroy.ru

Резку выполняют при помощи болгарки с отрезным диском по металлу.

Обрезка сваи Источник bibliostroy.ru

Особенности

Свайный фундамент представляет собой систему специальных вертикальных опор (свай), связанных между собой горизонтальным элементом (ростверком). Принцип действия такой конструкции заключается в том, что высокопрочная (чаще всего металлическая или железобетонная) свая проходит насквозь нестабильные слои грунта и упирается в твердый пласт.

При этом она способна выдержать в верхней части все неблагоприятные воздействия. Это позволяет сделать надежную опору на очень пучинистых, увлажненных и болотистых почвах, торфяниках, плывунах, а также на тех участках, где грунтовые воды подходят близко к поверхности.

Рассматриваемые опоры, как правило, требуют значительного заглубления, которое очень сложно обеспечить путем рытья ямы. По этой причине невозможно смонтировать столбчатый фундамент, а ленточный и даже монолитный (плитный) тип оказываются малоэффективными и ненадежными.

Установка свай может производиться несколькими способами: бурение скважины, забивание, вдавливанием, вибропогружением или ввинчиванием сваи.

Фундаментная система содержит несколько свай, которые вверху соединяются ростверком. Этот элемент необходим для равномерного перераспределения сжимающих нагрузок на все точки опоры.

Советуем почитать: Как сделать земляной бур своими руками?

Изготовление свай

Пока не упоминалось еще одно несомненное достоинство буронабивных свай – универсальность технологии.

Она заключается в том, что ее можно одинаково успешно применять как на крупных промышленных объектах – с использованием серьезной буровой и прочей техники, так и при строительстве небольших частных домов, большую часть работ выполняя при этом вручную с минимальным привлечением машин и механизмов.

Один из примеров выполнения работ на небольшом объекте с привлечением ямобура показан на видео:

Расчет буронабивных свай и их несущая способность

При использовании технологии на серьезных крупных объектах все необходимые параметры закладываются при проектировании, обязательно выполняемом в таком случае. Несущая способность свай, изготавливаемых механизированным способом, достигает 200-400 тонн, порой доходя до показателя 600 тонн на одну сваю.

При частном строительстве обычная несущая способность сваи редко превосходит 10 тонн.

Диаметры свай

В соответствии с потребностями объекта меняется и диаметр используемых свай. Например, при частном домостроении применяются буронабивные сваи следующих диаметров и несущей способности:

Диаметр сваи, м	Несущая способность, т	Объем бетона, куб. м
0,40	7,536	0,2512
0,30	4,242	0,1414
0,25	2,946	0,0982
0,20	1,884	0,0628
0,15	1,062	0,0354

Каркасы и бетон для буронабивных свай. В случае применения технологии на крупных объектах используются сваи гораздо больших диаметров и значительно большей длины. Конкретные необходимые параметры берутся из проектно-сметной документации на объект.

При возведении частных домов для изготовления буронабивных свай рекомендуется использовать бетон класса В22,5 (ближайший аналог по марке – М300), в небольших зданиях и сооружениях допускается В20 и В15 (соответственно, М250 и М200). От качества материала во многом зависит качество получаемой буронабивной сваи.

Обязательным составным элементом любой буронабивной сваи является находящийся в ней сварной пространственный арматурный каркас. По требованиям СНиП он должен представлять собой продольную арматуру, равномерно распределенную по всей окружности сваи. Минимальное количество арматурных стержней – 6, каждый диаметром 18 или более мм. Используется сталь класса АIII.

Данные требования являются обязательными при строительстве крупных объектов. При возведении фундамента для частного дома или бани требования менее строгие. В большинстве случаев используются 4-6 стержней арматуры диаметром 10-12 мм, перевязанных между собой или готовые треугольные металлические каркасы.

Расчет нагрузки

Чтобы определить суммарную нагрузку на фундамент, необходимо знать:

• тип и вес стройматериалов, которые будут использоваться для возведения стен;

• габариты постройки, в том числе высоту этажей;
• вес перекрытий, кровли, пола;
• проектное количество людей, которые будут эксплуатировать сооружение;
• вес предметов интерьера, техники и оборудования;
• массу снежного покрова (определяется по климатическим условиям региона).

Для нахождения веса конструктивных элементов используют удельный вес строительных материалов, который можно узнать из справочников в общем доступе. Полезную нагрузку, которая включает вес людей и мебели, условно принимают равной 150–180 кг/м2.

Поскольку точно определить некоторые параметры достаточно сложно, добавляют к нагрузке запас надежности 10–25%.

Зная силу, которая будет по проекту давить на см2 почвы, и допустимую нагрузку одной сваи, расчетным путем находят потребность в количестве силовых элементов. В ходе проектированияпроектные нагрузки делят на опорную площадь фундамента и сравнивают результат с сопротивлением почвы. Сопоставление параметров позволяет судить о том, правильно ли рассчитано количество свай относительно геологическим условиям.

Инженерно-геологические изыскания

свайных опор Важно: в процессе геологических изысканий выявляются механические свойства грунта, составляется сейсмологическая и тектоническая характеристика строительного участка. Также определяется гидрологический режим территории (уровень расположения грунтовых вод)

• Изучаются архивные данные о ранее проводимых исследованиях в районе проведения строительных работ;
• Создаются разведывательные геологические скважины, из которых берутся пробы почвы и грунтовых вод для последующего анализа в лаборатории. В процессе лабораторных исследований определяется структурная плотность, пористость и водонасыщенность почвы, на основе которых проектировщики рассчитывают модуль деформации, силу внутреннего трения и номинального сцепления грунта;
• Выявляются существующие подземные сооружения и коммуникации на территории объекта;
• Определяются неблагоприятные процессы в грунте, которые могут представлять угрозу для будущего фундамента.

Рис: Бурение разведывательных скважин для забора проб грунта

Важно: инженерно-геологические изыскания должны проводиться профильными организациями, обладающими лицензиями на выполнение работ. Данный этап крайне важен, поскольку при неполной либо недостоверной информации о характеристиках грунта на строительном участке правильно спроектировать свайный фундамент невозможно

Расчет основных характеристик

Расчет буронабивных свай по основным характеристикам производится заранее

Расчет буронабивных свай по основным характеристикам производится заранее, для чего принимаются следующие факторы:

1. Несущая способность. Зависит от размера столба. Если это элемент в 300 мм, то она выдержит нагрузку в 1,7 тонны, конструкция диаметра в 450 мм выдержит уже от 4,3 тонны.
2. Оптимальное расстояние. Высчитывается исходя из общей массы строения и расчетной несущей способности, которую выдержит изготавливаемая буронабивная свая.
3. Материал изготовления. Выбор марки бетона – основной показатель прочности. Регламентом СНиП рекомендуется применять в производство буронабивных свай марки бетона от М200 и выше.

1. Несущая способность сваи определяется по данным, таблица которых приведена выше. Максимальный шаг свай составляет 2 метра, минимальный равен формуле диаметр скважины Х3.

Чтобы понять, как именно делать основания, смотрите чертеж, приведенный ниже. Следует помнить, что важным фактором является площадь поперечного сечения и форма свайного элемента. В частности, это может быть цилиндрическая конструкция с уширением пяты, а также могут быть созданы специальные уширения, способствующие приданию дополнительной прочности.

Расчет длины даст примерная таблица:

Тип монтажа	Длина (м)	Минимальный диаметр (мм)	Максимальный диаметр (мм)
Без укрепления стенки	2-6	300	1000
С применением шнека	2-8	500	1000
С применением обсадной трубы	4-10	800	1200

Ленточный фундамент

Самый часто выбираемый фундамент под каркасник — ленточный фундамент. Этот фундамент представляет из себя стену, которая идет по контурам будущих несущих стен дома.

Ленточный фундамент бывает двух типов:

А. Мелкозаглубленный (МЗЛФ)В этом случае выкапывают траншею на 400-600 мм глубиной, закладывают и связывают арматуру рассчитанного под этот фундамент размера и заливают бетоном, поднимая «ленту» на высоту 200-400 мм над землей.

Б. Глубокозаглубленный (ГЗФЛ)В этом случае выкапывают траншею глубиной ниже глубины промерзания в вашем районе.

В Москве и близлежащих областях эта глубина около 1,6 метра. Глубину промерзания в вашей области лучше поискать в интернете, не верьте на слово родственникам и соседям. В остальном процесс аналогичен пункту А.

Видео о ленточном фундаменте:

Плюсы ленточного фундамента:Бюджетность (У МЗФЛ)Надежность (У ГЗФЛ)Отработанная технология для большинства строителей

Готовый непродуваемый цоколь (в отличие от свайного)

Минусы ленточного фундамента:Необходимость кропотливо делать опалубку для фундаментаБолее сложная реализация на участках с уклономСложно делать в одиночкуЖелательна возможность для подъезда тяжелой техники («миксер»).

https://youtube.com/watch?v=0ZCUsixIO5s

Преимущества винтовых свай

В отношении веса каркасных домов железобетонные винтовые сваи обладают избыточной несущей способностью, поэтому нецелесообразно переплачивать за дорогие конструктивные элементы и аренду оборудования для их вкручивания. Металлические винтовые сваи намного проще в монтаже и способны удерживать вес каркасного сооружения.

Положительные характеристики винтовых свай, которые обуславливают их широкое применение для строительства каркасных домов:

1. Дешевизна.
2. Простой монтаж.
3. Быстрое возведение.
4. Разнообразие моделей.
5. Достаточная несущая способность.
6. Ремонтопригодность.
7. Возможность строительства на склонах.

Какие выбрать?

В зависимости от геологических условий и особенностей проектной конструкции выбирают модель винтовых свай. Определяющие характеристики опорных элементов:

• ширина лопасти;
• диаметр столба;
• длина трубы;
• тип наконечника;
• толщина металла.

Для каркасных домов с несущей нагрузкой 5–9 т используют винтовые сваи диаметром 108 мм и толщиной трубы 4-5 мм. Вес построек в несколько этажей может достигать 14 т, тогда выбирают стержни с размером сечения – 133 мм. В большинстве случаев подходят сваи со стандартным размером лопастей – 250–300 мм.

Как рассчитать?

На какую глубину закручивать винтовые сваи? Минимальная глубина закладывания свай рассчитывается исходя из уровня промерзания почвы. При этом наконечник опоры должен упираться в твердый несущий пласт. Для этого на этапе геологических исследований анализируют состав почвы и высоту слоев.

Например, в преобладающей части московского региона глубина промерзания грунта равна 1,5 м, тогда как в северных – этот показатель составляет 2,4 м. Это значение принимается за глубину фундамента.

Высота свай рассчитывается исходя из таких показателей, как:

• высота снежного покрова зимой;
• температурный режим в помещении;
• уровень подземных источников;
• вероятность подтопления;
• тип рельефа на участке.

Минимальна высота свай – 20 см, но на практике этот показатель редко опускают ниже 30 см. уровень цоколя подбирают индивидуально в зависимости от исходных условий.

Определяясь с моделью силового элемента, выбирают сваи с запасом по длине минимум в 0,5 м, чтобы было удобно выровнять высоту фундамента по горизонтали. Чаще всего для строительства каркасных домов используют стандартный типоразмер опор – 108х300х2500 мм.

Как рассчитать расстояние между сваями? Шаг между ближайшими силовыми элементами рассчитывают, основываясь на потребности в опорах. Сваи обязательно устанавливают в местах, где сооружение оказывает максимальную нагрузку на почву: под углами и точками пересечения несущих стен.

Если расстояние между столбами превышает 3 м, то посередине устанавливают промежуточные опоры. Рекомендованный шаг для винтовых свай – 1,5–2,5 м.

Классификация

Буронабивной фундамент классифицируется в зависимости от технологии изготовления. На глинистых и других плотных грунтах используется методика НПШ (непрерывный полый шнек). Шнек представляет собой полую трубу, закрытую обратным клапаном, который не позволяет изымаемому грунту попадать в нее. К трубе крепится прочная спираль, поднимающая грунт на поверхность наподобие классического бура. При достижении нужной глубины в полость трубы подается под высоким давлением бетон. Он открывает клапан, постепенно заполняя скважину по мере поднимания шнека наверх. Чтобы сделать буронабивную сваю прочнее, в бетон, мощным вибратором, вводится армирующий каркас. После заливки свая оставляется до тех пор, пока раствор не наберет нужную прочность.

Вторая методика – устройство буронабивных свай с обсадной трубой, эта технология применяется на зыбких грунтах. Труба защищает скважины от обрушения при введении в нее армирующей конструкции или избыточного давления на залитый раствор. Для этого бурится скважина по диаметру трубы, которую помещают в нее при помощи вращения, вдавливания или просто устанавливают там. После этого бур извлекается из грунта, в скважину устанавливается арматура так, чтобы образовался около 60 мм. Затем заливается раствор с одновременным уплотнением, а обсадная труба постепенно извлекается из скважины.

Сваи для фундамента: как делать

Фундамент на бетонных сваях несложно сделать самостоятельно, выдерживая основные расчетные параметры:

• размер ствола;
• расстояние между сваями;
• сечение арматуры;
• марку бетонной смеси;
• частоту укладки.

Бетонная смесь

Свайный фундамент показан для установки в особо агрессивных средах, поэтому бетон берется предельно устойчивый к различным соединениям, что продлит срок службы основы

Свайный фундамент показан для установки в особо агрессивных средах, поэтому бетон берется предельно устойчивый к различным соединениям, что продлит срок службы основы. Лучше посоветоваться о марке бетона с профессионалами, производившими геологические изыскания почвы, именно они могут подсказать необходимые добавки и пластификаторы для повышения прочностных свойств свай. Примерный состав бетона может быть таким:

• цемент 700 – 1 часть;
• песок чистый – 1,5 части;
• щебень средне или мелкофракционный – 2,5 части;
• вода – 0,5 части.

После определения состава бетонных свай, нужно подготовить площадку для того, чтобы обустроить фундамент:

1. снять с грунта корни растений, верхний почвенный слой;
2. разметить расположение основания;
3. распределить уровень длины свай над поверхностью;
4. разметить оси свай.

После подготовки скважин под сваи, необходимо отрезать несколько листов рубероида (по числу столбов), свернуть трубы из рубероида сечением как и диаметр скважин длиной на 20-30 см больше глубины скважины. Верх этого «кулька» нужно делать прочнее, а затем стянуть проволокой – это будет опалубка верхушки. Теперь нужно аккуратно опустить рубероид в шурф, что позволит избежать негативных последствий порчи сваи.

Опалубка

Период схватывания бетонной смеси составляет примерно сутки, а вот чтобы обеспечить прочностные характеристики, важно не потерять ни капли цементного молока, вот тут как раз и поможет рубероидный «кулек»

Период схватывания бетонной смеси составляет примерно сутки, а вот чтобы обеспечить прочностные характеристики, важно не потерять ни капли цементного молока, вот тут как раз и поможет рубероидный «кулек». Кроме того, такая труба минимизирует силы воздействия морозного пучения на основания и ствол свай

А когда скважины полностью подготовлены, нужно выполнить армирующий каркас. Для этой цели подходят стальные прутки (на каждый ствол достаточно 3 прута сечением 6 мм), пруты скрепляются вертикальными перекладинами с шагом 0,5-0,6 м, выводятся по вертикали из скважины настолько, чтобы быть выше верхней границы ростверка на 3-5 см.

Как только сделан каркас, можно подавать в скважины бетонную смесь, выливая ее слоями и утрамбовывая вибраторами.

Ростверк

Стандартные параметры ростверка: высота от 30 см, ширина равна ширине цоколя

Стандартные параметры ростверка: высота от 30 см, ширина равна ширине цоколя, а при отсутствии такового, равняться по ширине стеновых панелей (но не менее 40 см). Помните, что разрыв ростверка трубами и прочими сооружениями инженерного характера недопустим. Отклонение по вертикали должно составлять максимум 5 см.

Если во время сборки ростверка неплотно закрепить элементы оголовков свай, конструкция получится непрочной. А в случае замены балки ростверка несущими ж/б арматурами или перемычками, их нужно скрепить сваркой. Все стыки и швы ростверка после сборки заполняются бетонной смесью.

Собрать железобетонный свайный фундамент можно своими руками, но проще и надежнее всего обратиться к профессионалам. Требуя предельной точности расчетов, подбора марки бетона, приобретения прутов и прочих элементов, основание может «влететь в копеечку» при малейших просчетах.

Размеры свай разного вида

Помимо геологических условий и конструктивных особенностей возводимых зданий глубина заложения свайного основания зависит и от типа опор.

Винтовые

Винтовые сваи

Для определения параметров опор оснований под легкие постройки небольших размеров иногда достаточно поверхностного анализа на участке. Если в самом низком месте строительной площадки на глубине до 50 см встречается глинистый или песчаный грунт повышенной плотности, то длина винтовых свай должна быть не менее 2 м. В других условиях производят расчет, учитывая уровень промерзания почвы.

К примеру, для строительства различных объектов в Подмосковье чаще всего используют винтовые сваи длиной 2-3 м. Конструктивные элементы небольшого диаметра востребованы при возведении заборов и беседок, а аналогичные изделия значительного сечения применяют для сооружения частного дома в несколько этажей.

Буронабивные

Они заливаются в предварительно подготовленные скважины, количество и расположение которых определяется проектом здания и технической документацией. Глубина бурения зависит от вида опор, которые могут быть без уширения, с корневидным основанием или уширенной пятой. При выборе конструкции определенного вида учитывают характеристики почвы и воздействующие на фундамент нагрузки.

Буронабивные сваи

Длина буронабивной сваи в грунте должна составлять не менее 3 м от подошвы ростверка или поверхности земли. Если используют конструкции без уширения, то их заглубляют в опорный пласт минимум на 1 м. Погружение опор в связный грунт с уширенной пятой не может быть менее 2 м или величины ее диаметра. Если строительство проводится на участках с погребенным слоем торфа, то конец свай располагают на 2 м ниже. Диаметр стволов буронабивных опор определяется их длиной и высотой дома, и составляет: для конструкций до 10 м — 400 мм; для сооружений до 15 м — 500 мм. Прочность свай размером от 15 до 30 м обеспечивается за счет стволов диаметром 600 мм.

Забивные

В зависимости от вида используемых материалов забивные сваи бывают деревянными, металлическими или железобетонными. Конструкции из дерева или металла перед погружением обрабатывают защитными составами. Посмотрите видео, как монтируют забивные сваи.

Минимальная длина железобетонных опор не превышает: для полых — 4 м; для сплошных — 3 м. Стандартный размер может составлять от 3 до 16 м. Если глубина установки железобетонных опор предполагает значительное расстояние от поверхности до точки опоры, то используют составные сваи и комбинированный способ монтажа.

Проведение расчётов

Теоретическая часть работы включает точный расчет количества винтовых свай и их несущей способности. Такими вычислениями занимаются проектные отделы строительных организаций. При желании простой расчет можно произвести самостоятельно. При этом необходимо руководствоваться нормативным документом СП 24.13330.

В ходе расчетов определяют расстояние между опорами по прямой, в точках стыковки стен, а также в местах, предназначенных для сооружения особых конструкций с повышенной нагрузкой (камина, печи, котла, лестницы).

Определение уровня заглубления свай

Чтобы узнать необходимую глубину ввинчивания опор, следует провести геологические изыскания. Если такой возможности нет, проводят пробное заглубление винтовой сваи. Параллельно пользуются прибором, контролирующим усилие закручивания.

В результате полевого теста удается определить глубину расположения плотного слоя, состав грунта, уровень подземных вод. При этом следует понимать, что полученные таким образом результаты имеют приблизительный характер. Поэтому для коррекции данных при расчетах используют поправочный коэффициент равный 1,6-1,7.