Использование свай в качестве основы для различных зданий практикуется уже далеко не первое столетие. Особое развитие данной технологии началось с середины девятнадцатого века, когда инженеры решились заменить деревянные сваи на конструкции, в основе которых лежали сталь и бетон. 

Четкая сфера использования такого типа фундамента не дает возможности корректно сравнить его с иными видами оснований для сооружений. В случае применения фундамента свайного типа он не имеет альтернативы, поскольку использование другой конструкции не представляется возможным. И хотя сваи подходят практически для всех типов грунтов, наиболее эффективно они демонстрируют свои качества в таких случаях:

• При строительных работах на участках, для которых характерен высокий уровень грунтовых вод;

• Для грунтов, верхний слой которых является очень слабым, а слои с более высокой плотностью находятся на существенной глубине;

• Для участков, отличающихся высоким показателем глубины промерзания;

• На территориях, имеющих существенные перепады высот;

• Для строений с относительно большим весом.

Основные отличительные характеристики свай:

• Универсальность;

• Высокий показатель несущей способности;

• Весь процесс монтажа может быть полностью механизирован;

• Минимизация «человеческого фактора» во время производства элементов;

• Короткие сроки монтажа;

• Возможность осуществления работ даже при минусовых температурах;

• Минимальный объем земляных работ;

• Длительный эксплуатационный период;

• Экономичность по отношению к иным типам фундамента.

Основные элементы свайного фундамента

Под системой свайного фундамента следует понимать группу свай, расположенных под всей площадью сооружения либо же под отдельно взятыми его элементами.

Довольно часто для объединения свай в одну систему их верхние части соединяются ростверком. Данное приспособление используется не только для стабилизации отдельных свай, но и для того, чтобы нагрузка от здания распределялась равномерно. Именно поэтому его можно считать несущим элементом. По характеру расположения ростверк может быть низким либо высоким. В первом случае он опирается на поверхность грунта или даже погружен в него. Также такой ростверк может принимать участие во взаимодействии грунт/здание, кроме того, на него могут воздействовать силы пучения, поэтому он требует укладки подушки. Высокий ростверк не предполагает наличие зазора между плитой и грунтом. Поскольку он не распределяет нагрузки от здания, на него не будут действовать и выталкивающие силы здания.

По внешнему виду свая является стержневидным элементом, который может иметь расширения. Основная ее задача – посредством пяты и боковой поверхности передать нагрузку от сооружения на грунт. Принцип действия достаточно похож на столбчатый фундамент, но глубина закладки свай гораздо больше.

Кроме того, в некоторых ситуациях сваи могут располагаться под некоторым углом по отношению к оси. Благодаря этому может быть увеличена пространственная жесткость основания.

Принимая во внимание механику воздействия на грунт, можно выделить такие типы свай, как стойки и фрикционные. Первые используются на грунтах со слабым верхним слоем. Они его пробивают, и упираются в более плотный грунт. Забивание вторых приводит к уплотнению грунта, в результате чего для передачи нагрузки к слабому основанию используется исключительно силы трения.

По способу заглубления выделяют такие типы свай:

• Забивные;

• Набивные;

• Винтовые;

• Сваи-столбы;

• Сваи-опоры;

• Инъекционные;

• Кессонные.

Технология заглубления некоторых типов свай требует использования некоторых оболочек, которые могут выполнять различные функции, в т.ч. гидроизоляционную, несущую и т.д. Однако данное явление встречается не так часто – в большинстве случаев сваи укладываются по принципу «бетон/грунт».

Основные материалы, используемые для изготовления свай:

• Дерево – подходит исключительно для сухих грунтов;

• Железобетон – такие сваи могут использоваться везде, очень популярны в настоящее время;

• Бетон;

• Бутобетон;

• Металл.

Кроме того, в последнее время все чащи используются комбинации различных материалов. К примеру, для заполнения стальной трубы свай используется бетон и т.п.

Основные этапы монтажа

Как и в любом ином строительном процессе, монтажу свайного фундамента предшествует подготовительный этап, включающий в себя очистку рабочей зоны, разметку и завоз материалов.

Не стоит забывать, что еще перед этим рекомендуется провести геологическую разведку грунта.

Получив на руки все данные, можно приступать к разработке проекта. Он должен включать в себя такую информацию:

• Несущую способность грунта под строением, а также общий размер предполагаемых нагрузок;

• Аргументацию выбора того или иного вида свай, а также его характеристики – сечение, материал, тип исполнения;

• Аргументацию в пользу выбранного способа погружения;

• Расчет требуемого количества свай и глубины их погружения;

• Описание ростверка;

• Сравнительную характеристику предельно допустимых и возможных эксплуатационных деформаций;

• Экономическую обоснованность проекта.

Исходя из того, что был выбран именно свайный тип фундамента, можно сделать вывод, что грунт под участком является тяжелым. Это существенно усложняет проектные работы. Поэтому, если вы не уверены в своих силах, лучше доверить такую работу специалисту.

Погружение готовых свай

Для забивных свай, изготавливаемых в заводских условиях, характерной является высокая несущая способность. Для их забивки в грунт используются массивные молотки, ударная часть которых весит не менее 1,5 тонн. Такими инструментами оснащается тяжелая самоходная техника. Кроме того, для данной цели могут быть использованы вибромолоты или же вдавливающие установки.

Сам процесс происходит так: при помощи специального оборудования машина захватывает сваю, подносит ее к месту забивки, поднимает, и посредством воздействия ударной части молота – вгоняет в грунт.

Несмотря на относительно низкую стоимость работ, ударная забивка технологически может быть осуществлена далеко не всегда. Поскольку данный процесс сопровождается серьезным шумом и вибрациями, такой метод подходит не для всех видов грунтов. К тому же подгон спецтехники требует большой площадки.

Если же ударное погружение использоваться не может, строители прибегают к вдавливанию свай. Это позволяет не только достичь максимальной точности погружения, но и сохранить целостность оголовка сваи. Кроме того, такой процесс не требует огромной площади. Однако вдавливание является более дорогим способом погружения свай – примерно в 2,5 раза дороже, нежели ударное.

Кроме того, перед монтажом свайного фундамента рекомендуется расположить на площадке несколько свай, которые после нескольких дней выдержки испытывают статическим либо динамическим методом. Первый заключается в ступенчатой нагрузке сваи, второй – в ударах молотом по ней. Такой этап позволит скорректировать расчеты изначального проекта, и даст возможность выбрать более эффективные параметры элементов.

Кроме того, сваи могут погружать в грунт посредством лидерного бурения. Благодаря данному процессу, шумы, вибрации и нагрузки на грунт снижаются, в результате чего можно использовать более длинные скважины и проходить слои песка в грунте толщиной выше 2м.

Как изготовить набивную сваю

Данный процесс осуществляется прямо на участке. Стоимость их изготовления существенно дороже, если сравнивать с покупкой и монтажом забивных свай. Кроме того, на качество готовой продукции влияют и погодные условия. Основное их преимущество заключается в возможности строительства непосредственно со строением или даже внутри него. Также вполне возможность осуществить процесс монтажа без привлечения дополнительной спецтехники.

Очень часто используются сваи буронабивного типа. Давайте рассмотрим, как же самостоятельно ее изготовить. 

Основные этапы:

• Бурение скважины под сваю;

• Помещение внутрь арматурного каркаса;

• К полости скважины подводится труба, через которую будет литься бетон;

• Размещение вверху трубы воронки и подача бетона в скважину;

• Механическая трамбовка бетона;

• Формирование оголовка;

• Созревание бетона.

Если необходимо, можно путем обрезания уменьшить высоту сваи до требуемого значения.

Монтаж винтовых свай

Под винтовой сваей понимается труба из стали, имеющая заостренный конец. На теле такой сваи монтируется специальная лопасть, а на торце – оголовок из металла. Если такой фундамент покрыть антикоррозионными материалами, срок его службы будет превышать полтора века.

Для помещения подобных свай в грунт используется ввинчивание. Данный процесс можно осуществлять даже самостоятельно. В случае необходимости можно воспользоваться лидерным бурением дополнительных скважин. Такой тип монтажа предполагает существенное уплотнение грунта вокруг сваи. Предел прочности отдельно взятого элемента зависит от множества показателей. Однако некоторые сваи могут выдерживать нагрузку до 30т.

После монтажа каждого элемента, он изнутри заливается бетоном марки не ниже М300. Если требуется увеличение несущей способности, может использоваться армирующий каркас.

Когда необходимое количество свай установлено, они подрезаются по высоте, поверх них монтируются и закрепляются различные оголовки, в зависимости от типа ростверка.

 

---

 

Еще больше интересных статей о строительстве и ремонте, читайте на нашем сайте. Добро пожаловать!