Трубы для свайного ростверка фундамента

Как следует возводить свайно-ростверковый фундамент + расчет ростверка и глубины промерзания грунта

01.12.2018 3,453 Просмотров

Свайные фундаменты являются радикальным методом решения проблемы слабонесущих или обводненных грунтов.

Они опираются на глубинные твердые пласты, свободно проходя сквозь поверхностные проблемные наслоения, что делает возможным строительство на торфяниках, плывунах и прочих непригодных для создания традиционных фундаментов почвах.

Учитывая распространенность подобных участков на территории России, особенно в северных регионах, можно смело утверждать, что свайные основания имеют не меньшую важность, чем ленточные фундаменты.

Нередко их используют даже на относительно устойчивых грунтах, рассматривая возможность подъема уровня грунтовых вод и подтопления в весенний период. Наиболее распространенный тип свайных оснований, о котором пойдет речь в этой статье — свайно-ростверковый фундамент.

Рассмотрим его возможности и особенности конструкции.

Что такое свайно-ростверковый фундамент?

Свайно-ростверковый фундамент — это опорная конструкция, состоящая из системы вертикальных опор (свай), входящих в жесткий контакт с плотными слоями грунта (глинистыми, крупнообломочными или скальными), и наружного пояса обвязки, несущего стены дома и передающего нагрузку на сваи.

Все вопросы и методики строительства свайно-ростверковых оснований регулируются СНиП 2.02.03-85. Существуют разные варианты конструкции, в которых используются те или иные виды свай, размеры и материал ростверка.

Сочетания этих элементов дают возможность получить наиболее подходящую конструкцию фундамента, обладающую оптимальным набором параметров для заданных условий.

С монолитным ростверком

Свайный фундамент с монолитным ростверком представляет собой систему свай, погруженных в грунт на необходимую глубину.

На верхней части устанавливается монолитный железобетонный ростверк, который имеет со сваями общий арматурный каркас и максимально жестко связан с ними.

Внешне ростверк выглядит как некое подобие традиционной ленты, но разница между ними в том, что лента передает нагрузку на поверхность грунта, а ростверк распределяет ее по системе вертикальных опор и, через них, на плотные слои грунта.

При этом, в большинстве случаев, габариты о общие параметры у ленты и ростверка мало отличаются и обладают практически равными возможностями. Свайно-ростверковый фундамент такого типа представляет собой максимально жесткую конструкцию, способную выдерживать все внешние нагрузки.

В частности, такое основание отлично себя зарекомендовало на проблемных грунтах, расположенных на склоне. Подобна конструкция — единственная, способная выполнять свои функции в подобных условиях.

Устройство

Свайно-ростверковый фундамент состоит из вертикальных опор, установленных рядами, кустами или в виде свайного поля. Порядок расположения свай определяется материалом и габаритами постройки, ее конфигурацией и сосредоточением массивных элементов, нуждающихся в прочной и надежной опорной конструкции.

Так же от расчетных параметров будущей постройки зависит глубина погружения свай, нередко их тип и материал. Погруженные сваи обрезаются на одинаковую высоту, чтобы образовалась горизонтальная площадь.

Если использованы железобетонные сваи, обрезке подлежат только бетонные части, а арматуру оставляют для сварки с армпоясом ростверка.

Если планируется металлический или деревянный ростверк, арматуру также обрезают, а на верхушки свай устанавливают специальные конструкционные элементы — оголовки, представляющие собой род колпака с посадочной площадкой под монтаж балок обвязки.

Когда следует его возводить

Свайно-ростверковый фундамент преимущественно изготавливают из железобетона. Это выдвигает вполне определенные требования к условиям строительства в части температуры воздуха — она не должна опускаться ниже +5°.

Это обеспечивает нормальный процесс застывания бетона и позволяет получить прочную отливку с заданными качествами. Поэтому оптимальным временем для строительства является теплое время года, в идеале — с конца апреля по конец октября (в некоторых регионах этот диапазон уже и ограничен тремя летними месяцами).

Не менее важными являются погодные условия, которые способны полностью испортить условия для выполнения работ — длительные дожди могут превратить строительную площадку в сплошное болото, что исключает всякую возможность строительства.

Эти особенности необходимо учитывать при планировании и определении сроков выполнения работ.

Плюсы и минусы

Достоинствами свайно-ростверкового фундамента являются:

• Возможность строиться на проблемных, обводненных или слабонесущих грунтах.
• Высокая несущая способность, прочность.
• Относительная простота конструкции, возможность самостоятельного выполнения работ.
• Многовариантность, позволяющая менять при необходимости те или иные элементы.
• Небольшие объемы земляных работ.
• Способность прочно устанавливаться на уклонах, плывунах, складках.
• Устойчивость к внешним воздействиям, переносимость морозного пучения или подвижек почвы.
• Экономичность, небольшой расход материалов. Некоторые виды свай могут быть изготовлены прямо на площадке, что снижает объемы транспортных перевозок и использования спецтехники.

Существуют и заметные минусы:

• Нет возможности создания подвала или полноценного цокольного этажа.
• Существует необходимость тщательного обследования участка с бурением пробных скважин или погружение свай.
• Необходимо строго придерживаться технологических требований и следить за качеством материалов.

Существуют разные варианты конструкции свайно-ростверковых оснований, различающихся по соответствующим признакам:

• Материал ростверка. Бывают деревянные, металлические и железобетонные конструкции. Выбор обычно бывает обусловлен весом и размерами постройки, особенностями климата и прочими внешними причинами.
• Высота конструкции. Различают погруженные в грунт и расположенные на дневной поверхности виды. С точки зрения долговечности и сохранности материалов предпочтительнее внешние конструкции, не имеющие контакта с грунтовой влагой. Погруженные в грунт — только железобетонные варианты, древесина и металл в таких условиях подолгу не служат.

Практика показывает, что погружение бетонной ленты в грунт нецелесообразно. При этом, открытый ростверк образует воздушный холодный зазор под перекрытием первого этажа, что затрудняет подвод коммуникаций и требует устройства специальных гидроизолированных траншей.

Это увеличивает трудозатраты и повышает расход материалов.

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.

Как рассчитать глубину промерзания

Глубина погружения свай всецело зависит от уровня залегания плотных слоев грунта. Расчетными методами она не определяется.

Необходимо либо пробное бурение, либо погружение эталонной скважины, способные продемонстрировать истинное положение грунтовых слоев.

По результатам пробных работ выводится глубина залегания, которую используют при расчетах.

Расчет ростверка

Расчет ростверка — ответственная и крайне сложная инженерная задача. Все, что может сделать неподготовленный человек самостоятельно — вычислить количество материалов, необходимых для создания той или иной конструкции.

Для полного расчета надо обратиться в специализированную организацию. Как минимум, можно воспользоваться онлайн-калькулятором (лучше несколькими), чтобы получить определенные данные.

Для самостоятельного подсчета количества материалов требуется определить общую длину ростверка. Если планируется деревянный или металлический пояс, эта длина и будет являться нужным количеством материала. С бетонными конструкциями несколько сложнее:

Пример расчета: допустим, имеется дом 6 : 8 с двумя внутренними несущими стенами 6 и 4 м.

Тогда общая длина ростверка:

(6 + 8) · 2 + 6 + 4 = 38 м.

Затем считаем объем. Для этого надо вычислить площадь сечения.

Если лента имеет 40 см в высоту и 30 в длину, площадь сечения составит:

0,4 · 0,3 = 0,12 м 2.

Объем бетона, необходимый для отливки:

0,12 · 38 = 4,56 м3.

Технология возведения

Порядок действий:

• Подготовка. Площадь участка освобождается от посторонних предметов и растений, производится тщательная разметка. Колышками отмечаются точки установки свай.
• Подготовка скважин. На отмеченных точках производится бурение на заранее определенную глубину. Внутрь скважин сразу закладываются гильзы из пластиковых труб или свернутого рубероида. Собирается и опускается в каждую скважину арматурный каркас.
• Заливка бетона. Полости скважин заполняют бетоном, штыкуют его, удаляя пузырьки воздуха. Залитый бетон выдерживают в течение 20 дней до набора конструкционной прочности.
• Сборка опалубки. Пока застывают скважины, производится тщательная сборка опалубки под заливку ростверка. Обычно используют обрезную доску толщиной 25-40 мм. Щиты собирают и устанавливают в нужном положении, контролируя совпадение по осям и горизонтали. Внутренняя часть застилается полиэтиленом или рубероидом.
• Арматурный пояс. Каркас собирается и устанавливается внутрь опалубки. Арматура, торчащая из скважин, сваривается со стержнями ростверка, образуя единый пояс.
• Заливка ростверка. После затвердения скважин производят заливку ростверка. Используется бетон марок М200 и выше. Заливку выполняют за один раз, без длительных перерывов. После этого раствор штыкуют, накрывают полиэтиленом или мешковиной и выдерживают 28 дней до полного застывания.

Опалубку можно снимать через 10 дней после заливки. По окончании срока выдержки приступают к дальнейшим работам.

Основные ошибки при возведении

Типичными ошибками, которые часто встречаются при строительстве свайно-ростверковых оснований, являются:

• Слабое соединение свай и ростверка, снижающее устойчивость и прочность конструкции.
• Отсутствие воздушного зазора между высоким ростверком и грунтом.
• Увеличенные пролеты между сваями, вызывающие прогиб балок ростверка и появление трещин между основанием и стенами.

Все эти ошибки являются следствием недостатка опыта у строителей или неправильного расчета свайного поля, допустившего слишком большие расстояния между опорами. Все эти недочеты требуют устранения путем усиления соединений, установки дополнительных опор и создания качественного фальш-цоколя.

Работы достаточно сложные и ответственные, но совершенно необходимые, иначе срок службы дома будет значительно уменьшен.

Источник

Применение свай из канализационных пластиковых труб для возведения фундамента

Пластиковые трубы, предназначенные для вывода сточных и фекальных вод, могут служить в качестве несъёмной опалубки для монолитных железобетонных фундаментных опор.

В силу того, что трубопроводные изделия обладают большим диаметром, из них получаются мощные опорные конструкции способные выдерживать большие нагрузки.

Несущую способность фундамента на сваях, изготовленного из канализационных пластиковых труб (ФКТ) обеспечивает внутреннее наполнение из монолитного железобетона.

Конструктивные особенности свайного основания

Канализационные ПВХ трубы представляют собой полые цилиндры с уширением одного конца. Это позволяет стыковать секции, формируя трубопроводы различной длины.

Благодаря резиновым уплотнительным кольцам, места соединений прочны и герметичны. Готовая свая представляет собой трубу с установленным внутри армокаркасом, залитым бетоном.

Особенности: опору из ПВХ трубы, заполненную монолитным железобетоном, относят одновременно к сваям и столбчатым фундаментам. И то, и другое определение верно.

Когда возводят?

Свайный фундамент через точечные опоры передаёт нагрузку от веса здания или сооружения, минуя слабый слой почвы, на твёрдое основание (суглинистые, каменистые и скалистые грунты).

При расчёте должно сохраняться неравенство между удельной нагрузкой дома и сопротивлением грунта. Последняя величина должна значительно превышать давление строения.

Нижние концы труб должны располагаться ниже границы промерзания почвы и выше скопления грунтовых вод. Это положение свай позволяет избежать деформаций опор вследствие сезонного пучения почвы и подмыва грунтовыми водами.

Свайное основание из труб монтируют для домов, которые представляют собой:

• каркасные,
• щитовые,
• брусовые и бревенчатые (срубы) строения.

Фундамент из труб большого диаметра способен выдерживать нагрузку двухэтажных зданий такого типа.

Свайное основание из канализационных ПВХ цилиндров не возводится для домостроений из сборного и монолитного железобетона, кирпича и камня, из-за их большого веса.

Требования к стройматериалу

Промышленность стройматериалов выносит на рынки страны широкий ассортимент ПВХ труб. Продукция состоит из изделий разной длины, диаметров, толщины стенки и веса.

Трубы безнапорной канализации наиболее популярны среди индивидуальных застройщиков. В качестве оболочки сваи используют гладкие канализационные трубы (КТ).

Гофрированные изделия в качестве свай не годятся для возведения фундаментов. Ребристая поверхность КТ будет сцепляться с пучинистым или замёрзшим грунтом, что вызовет смещение и деформацию опоры.

Застройщики для фундаментов на своих приусадебных участках в основном приобретают КТ диаметром 160 мм, толщиной стенки от 3,2 до 4 мм. Длина труб может быть 500, 1000, 2000 и 3000 мм. Это позволяет стыковать разные секции для получения опоры нужной высоты.

Несущая способность сваи напрямую связана с её диаметром. Чем он больше, тем более мощным получается монолитный железобетонный столб. Одна труба ø 160 мм способна нести нагрузку в несколько сот килограммов.

Достоинства и недостатки

Фундамент из канализационных ПВХ труб имеет свои плюсы и минусы.

ФКТ отличается от других видов фундаментов рядом достоинств:

1. Лёгкие трубы не вызывают трудностей при транспортировке и складировании.
2. Пластиковые КТ поддаются обработке. Трубы легко разрезают ножовкой и торцовочной электропилой.
3. Монтаж свайного основания происходит вручную, не требуя применения тяжёлой строительной техники.
4. Наземная высота свай способствует постоянному проветриванию подпольного пространства, что не создаёт условий для скопления влаги, образования плесневых и грибковых колоний, не предоставляет убежища вредным насекомым, мышам и крысам.

Наряду с вышеупомянутыми достоинствами следует отметить ряд недостатков:

1. Фундаменты такого типа возводят только под лёгкие здания и сооружения.
2. Заливку бетоном труб можно производить только в тёплое время года. Зимой построить такой фундамент невозможно так, как процесс застывания раствора происходит при положительной температуре окружающего воздуха.
3. Конструкция свайного основания дома исключает устройство подвальных помещений и цокольного этажа.

Расчёты

Целью расчётов является определение оптимального количества свай, которые бы обеспечили стабильное положение дома относительно грунтового основания.

Зная диаметр канализационных пластиковых труб (в данном случае 160 мм), можно определить опорную площадь одной сваи: S = πR2 = 3,14 х 802 = 0,02 м2.

Расчёт свайного фундамента из КТ состоит из нескольких этапов:

• определение оптимального веса дома;
• расчёт необходимой площади опоры;
• определение характеристик грунтового основания;
• количество и план расположения свай;
• расчёт длины КТ.

Определение оптимального веса дома

Сбор нагрузок включает в себя вес всех конструкций строения, снеговую нагрузку на кровлю, вес будущей обстановки, технологического оборудования (системы кондиционирования, отопления, электротехнических устройств и пр.).

Также принимается во внимание максимальное количество людей могущих находиться в доме одновременно. Чтобы застраховаться от просчётов, полученный результат умножают на коэффициент надёжности (k = 1,1).

Необходимая площадь опоры

Сумму нагрузок делят на площадь дома, получая условную удельную нагрузку (кг/см2). Она должна быть меньше на 10 – 15% меньше сопротивления твёрдого грунтового основания.

Площадь дома делят на величину поперечного сечения канализационной трубы (0,02 м2), тем самым получают необходимое количество точечных опор.

Характеристики грунта

Свайный фундамент устанавливают в местах, где верхний пласт земли обладает слабой структурой (глинистые, пучинистые и болотистые почвы). Поэтому важно опереть трубы на нижний твёрдый слой грунта.

Опытным бурением стройучастка определяют глубину расположения твёрдых слоёв суглинистого, скального или каменистого основания. Кубик грунта (1 см3) испытывают давлением, определяя его сопротивление (кг/см2).

Сопротивление грунта можно узнать из вертикальной съёмки с привязкой к месту строительства. Документ хранится в отделе архитектуры и землеустройства местной администрации.

Помимо этого в данных геологоразведки указана глубина промерзания почвы и уровень грунтовых вод, что необходимо будет знать при расчёте длины сваи.

Количество и план расположения свай

Корректируя оптимальное количество свай, выдерживают соответствие удельной нагрузки сопротивлению грунта.

После этого составляют план расположения свай, соблюдая следующие условия — опоры должны устанавливаться с интервалом не более 1,5 – 1,6 м, по углам периметра здания и в местах пересечения внутренних стен.

Это делается для того, чтобы нагрузку от дома равномерно распределить по всей длине ростверка.

Длина опор

Длину опор рассчитывают, исходя из:

• глубины промерзания почвы,
• уровня грунтовых вод,
• отметки нахождения твёрдого грунтового основания.

Также учитываю высоту наземной части трубы (минимум 300 мм).

Например, глубина промерзания составляет 300 мм, прочный грунт находится ниже на 100 мм, а уровень грунтовых вод ещё ниже — на глубине 1500 мм, то подземная часть сваи будет равна 700 мм. С учётом наземной высоты сваи длина КТ будет равна 1000 мм.

Как возвести своими руками?

Данная инструкция носит рекомендательный характер и не является прямым указанием точного выполнения её пунктов. В ней отражены основные правила возведения свайного фундамента из канализационных ПВХ труб – это:

1. Подготовка строительной площадки.
2. Заготовка стройматериалов и подбор инструментов.
3. Бурение и подготовка скважин.
4. Установка труб.
5. Армирование свай.
6. Приготовление и заливка бетона.
7. Обратная засыпка скважин.

Подготовка строительной площадки

С территории стройучастка убирают мусор и удаляют плодородный слой почвы вместе с растительностью. Шнуром и колышками делают разметку расположения центров свай. Правильность построения прямоугольников разметки проверяют равенством диагоналей между противоположными углами.

Заготовка стройматериалов и подбор инструментов

Понадобятся следующие материалы:

• канализационные ПВХ трубы;
• щебень, песок, цемент и вода;
• арматура периодического профиля ø 8 – 10 мм;
• гладкая арматура ø6 мм;
• вязальная проволока.

Для осуществления строительного процесса будут нужны следующие инструменты:

• штыковые и совковые лопаты;
• тачка;
• садовый бур;
• лазерный нивелир;
• бетономешалка или ёмкость для замеса раствора вручную;
• ножовка, строительный нож;
• вёдра.

Бурение и подготовка скважин

Ось бура перед сверлением грунта выставляют строго вертикально. В процессе бурения вертикальность инструмента строго контролируют.

В случае перекоса, установленная труба потеряет часть несущей способности. Дно скважины должно находиться ниже проектной отметки низа сваи на 200 – 300 мм. Это нужно для уширения подошвы фундамента.

Расширение опорной площади сваи делать не обязательно. Однако, если есть сомнения в недостаточной несущей способности опор, то дно скважины расширяют специальным устройством.

Оно состоит из оси с закреплённой на ней подвижной лопатки с режущим лезвием и накопительным бункером. Тросиком постепенно поднимают лопатку снизу до горизонта, срезая грунт по кругу вращения устройства. Отработка попадает в бункер, который потом извлекают вместе с лопаткой наверх.

На дно высыпают песок и тщательно его трамбуют. Выработку заполняют бетоном, и оставляют скважину в покое на 14 дней.

Установка труб

Чтобы избежать перекосов, скважины сверлят на 50 – 70 мм больше, чем диаметр труб. Это даёт возможность откорректировать вертикаль сваи и зафиксировать её положение распорками из бруса.

Армирование

Внутрь опор опускают вертикально один или несколько арматурных хлыстов периодического профиля, связанных проволокой с поперечной гладкой арматурой. Для соединения свай с ростверком оставляют выпуски арматуры на высоту 200–300 мм.

Приготовление и заливка бетона

Трубы заливают бетоном М 300. Для его приготовления использую цемент М 400–500.

В бетономешалку засыпают цемент, песок и щебень. В процесс вращения барабана в него постепенно добавляют воду, до получения густого жидкого раствора.

Раствор погружают в тачку и довозят до очередной трубы. Заливают бетон вёдрами, постоянно трамбуя его подручными стержнями.

Обратная засыпка скважин

По окончании заливки пазухи вокруг свай засыпают грунтом или песчано-гравийной смесью. Засыпку послойно трамбуют. Через 30 дней приступают к монтажу ростверка.

Возможные ошибки и советы, как их избежать

Применение цемента низкой марки может вызвать разрушение свай. Для приготовления бетона нужно использовать цемент М 400–500.

Отклонение от вертикали скважин является следствием сверления «на глазок». При бурении скважин нужно обязательно использовать отвес или лазерный уровень.

Заливку фундамента не производят при отрицательной температуре воздуха — это приводит к разрушению монолита. Бетонируют сваи при минимальном прогреве воздуха 5–10 С.

Важная и полезная информация о трубах, применяемых для изготовления свай для возведения свайного фундамента — в этом разделе.

Видео по теме статьи

Простой и дешевый фундамент из пластиковых канализационных труб, видео-инструкция:

Заключение

Простота монтажа свайного фундамента из канализационных пластиковых труб вполне подвластна даже владельцам приусадебных участков, не имеющих опыта в строительном деле.

Учитывая вышеперечисленные ошибки, застройщик возведёт фундамент, который прослужит надёжной опорой дома на протяжении многих десятилетий.

Источник