Свайный фундамент: технология, плюсы и минусы, стоимость

Возведение на прочном и устойчивом фундаменте – обязательное условие безопасности и долговечности будущего здания, если не рассматривать бесфундаментные постройки вспомогательного назначения. И, чем тяжелее строение и проблемнее грунт, тем надёжнее должна быть эта опорная конструкция.

Из фундаментов, применяемых в частном домостроении, свайные – не самые распространённые, но в некоторых ситуациях именно они позволяют решить проблемы сложных геологических условий.

Опорные сооружения свайного типа бывают нескольких видов, различающихся конструктивно, материалами изготовления опор и способами возведения. Имеющиеся различия позволяют выбрать конструкцию, максимально соответствующую конкретным условиям и, как следствие, наиболее безопасную и долговечную.

Рассмотрим подробнее наиболее распространённые свайные фундаменты, их характеристики и особенности.

Свайный фундамент – что это такое

Несущей основой конструкций такого типа являются сваи, утопленные в грунт на расчётную глубину или до упора.

Свайные опорные сооружения относятся к фундаментам глубокого заложения, мало подвержены деформациям от изменения свойств грунта (сдвиг, просадка, намокание) и обладают высокой статичностью, а потому используются при строительстве в сложных геологических условиях, исключающих применение мелкозаглублённых решений:

• пучинистые, сыпучие, просадочные грунты;
• болотистая местность;
• вечная мерзлота.

По положению в грунте и способу передачи на него нагрузок свайные опоры делятся на висячие и сваи-стойки.
Висячие сваи находятся в грунте в свободном состоянии, и степень их статичности определяется величиной силы трения между боковой поверхностью опор и средой. Для такого технического решения важен правильный расчёт глубины погружения свай, чтобы их сцепление с окружающим грунтом обеспечивало необходимую несущую способность. Висячие сваи применяются в тех местах, где грунтовые слои, которые могли бы стать твёрдым статичным основанием для опирания, на доступной глубине обнаружены не были.

Сваи-стойки погружают в грунт до упора в твёрдые слои с достаточной несущей способностью – например, скальные, крупнообломочные, плотный суглинок. В такой ситуации опорная стойка передаёт нагрузку от здания жёстко, испытывая усилие на сжатие.

Технологии погружения свай в грунт

Среди других видов опорных конструкций группа свайных фундаментов выделяется разнообразием конструктивных и технологических решений. Свой вклад в это разнообразие вносит и множество способов установки опор в проектное положение. Если не касаться новейших разработок, требующих применения несерийной техники, и комбинированных технологий, то сваи по методике помещения в грунт бывают забивными, набивными, буровыми и винтовыми. Из этих 4-х основных категорий первые две не требуют выемки грунта, а для третьей и четвёртой она нужна.

Читайте также: Свайно-плитный фундамент

Забивные сваи

Это железобетонные, иногда стальные (труба, рельс, швеллер, двутавр), редко деревянные опорные стержни квадратного, прямоугольного или круглого сечения, погружаемые в грунт ударным или вдавливающим способом.

Наиболее распространены сваи из железобетона (бетон марок М300, М350, М400) – изделия длиной от 3 до 20 м со сплошным поперечным сечением размерами 30х30, 35х35 или 40х40 см. Однако перечень применяемых в свайных фундаментах ж/б-опор достаточно широк, о чём можно судить по используемой маркировке:

Достоинства забивного способа:

• простота технологии (малые затраты времени);
• нет нужды в земляных работах;
• возможность исполнения в любое время года;
• не нужно заливать сваи в грунте бетоном.

«Минусы»:

• сопутствующая вибрация представляет опасность для близлежащих зданий;
• достаточно высокая стоимость свай промышленного изготовления;
• транспортировка не в проектном положении – велика вероятность поломки.

Набивные и буровые свайные опоры

Суть технологии – заливка бетоном шурфа с арматурным каркасом, выполненного в грунте с помощью установки шнекового бурения или путём погружения извлекаемой трубы. Глубина таких скважин может быть до 25 м – она должна обеспечить будущей свае необходимую несущую способность и определяется на этапе проектно-изыскательских работ. Диаметр сооружаемых этим способом опор от 0,5 до 1,2 м. Для устройства буронабивных свай вместо извлекаемой трубы могут быть использованы и не извлекаемые – обсадные.

Достоинства технологии:

• Сваи на стройплощадку доставлять не нужно – исключается фактор порчи этих длинномерных элементов при транспортировке не в проектном положении;
• Оптимальный расход арматуры.
• Возможность сооружения наклонных свай.
• Работы выполняются без вибрирующих и ударных воздействий – нет опасности для строений поблизости.

Недостатки:

• Технология затратна по времени – содержит ряд дополнительных операций.
• Сложная методика бетонирования глубоких скважин.
• Ограниченное применение – набивные сваи нельзя устраивать в грунтах, химически агрессивных к бетону (кислотная, щелочная агрессия).

Важный потенциал буронабивных свай – использование при реконструкции зданий с изношенными фундаментами, когда ударные воздействия чреваты разрушением строения.

Читайте также: Особенности строительства свайно-ленточного фундамента

 

Винтовые сваи

Опоры этого вида изготавливаются из металла, круглые в сечении (наружный ? от 57 до 352 мм) и полые внутри. На нижней оконечности изделий имеются винтообразные лопасти, которые служат для ввинчивания изделия в грунт, а в проектном его положении выполняют роль опорной пяты. Размеры лопастей и их конфигурация зависят от характеристик грунта, в котором возводится фундамент.

Таким образом, по способу сооружения винтовые сваи родственны буронабивным, но длина их ограничена 12 м. Используются для строительства частных домов на слабых грунтах и в болотистых местностях.

Плюсы технологии:

• Простота технического исполнения, малые затраты времени.
• Хорошие несущая способность и сопротивление выдёргиванию.
• Возможность возведения фундамента зимой.

Минусы:

• Высокие требования к прочности антикоррозийного покрытия свай.
• Вероятность повреждения защитного слоя при ввинчивании не исключена.

Компоновочные решения свайных фундаментов

Сваи в фундаментах могут компоноваться следующими способами:

1. Одиночные опоры.
   Возводятся в качестве фундаментных оснований под колонны, столбы узкобазовых одностоечных ЛЭП и схожие по геометрии конструкции. Сооружаются на слабых и нестабильных грунтах, на значительные нагрузки не рассчитаны.
2. Свайная лента(ы).
   Один или несколько рядов свай. Используются как элементы свайно-ленточных фундаментов – опорные основания для стен. В рядах поверх опор выполняется ж/б-ростверк или балочная обвязка.
3. Свайный куст(ы).
   Несколько смонтированных недалеко друг от друга свай, связанных поверху ростверком или обвязкой из балок. Расстояние между соседними опорами в кусте выполняют не меньше трёх диаметров их сечения.Несущая способность такой конструкции выше, чем у одиночных опор, поэтому применяются они как фундаменты под массивные колонны, многостоечные мачты ЛЭП, сооружения башенного типа.
4. Свайное поле.
   Сооружается в качестве фундамента под многоэтажные здания и сооружения, конструктивно рассчитана на передачу грунту значительных нагрузок.Отличие свайного поля от других способов компоновки — расположение опор на площади под всем зданием и наличие общего железобетонного плитного ростверка, повторяющего в плане контур здания.

Если отбросить одиночное расположение свай – не актуальное для строительства дома, то свайные фундаменты в чистом виде используется не часто, в основном при строительстве домов из бруса или оцилиндрованных брёвен.

Ограничение применения обусловлено тем, что базовая конструкция не обеспечивает достаточно равномерного распределения нагрузок от здания на сваи. Нейтрализовать этот недостаток, а также ряд других «минусов» свайного фундамента позволяет использование его усовершенствованных разновидностей, например, свайно-ростверкового варианта, в котором все опоры поверху связаны между собой ж/б-лентой (ростверком). Такие опорные конструкции применяют при возведении кирпичных и блочных домов.

Ростверки свайных фундаментных конструкций

Ростверк – пояс поверх свайного фундамента, жёстко связывающий опоры между собой для обеспечения их совместной работы. Сооружается на свайных лентах, кустах, полях.

По расположению относительно грунта и взаимодействию с ним ростверк может быть низким или высоким.

Низкие опираются на грунт или устраиваются с заглублением, обязательным условием для них является расположение подошвы ниже глубины промерзания. Эти более эффективные конструкции передают нагрузку не только сваям, но и грунту, а потому могут рассматриваться как фундаменты мелкого заложения, что учитывается при расчётах.
Подошва же высоких ростверков находится существенно выше отметки планировки и, соответственно, с грунтом не соприкасается. Такие решения применяются в болотистых местностях и на участках с высоким уровнем грунтовых вод.

Вместо высокого ж/б-ростверка по сваям может быть выполнена обвязка из стального швеллера или двутавра большого сечения, деревянных балок. При таком решении равномерность распределения нагрузки на опоры будет зависеть от степени жёсткости обвязывающей конструкции.

В обиходе фундаментную обвязку балками из стали или дерева тоже называют ростверком, но это определение относится лишь к ж/б-лентам.

Достоинства и недостатки свайных фундаментов

Говоря о потенциале этих опорных сооружений глубокого заложения, следует прежде всего отметить их высокую пригодность для строительства зданий на слабых и проблемных грунтах, нужно лишь правильно выбрать разновидность, чтобы степень надёжности конструкции в конкретных условиях была максимальной.

Кроме этого «плюса», свайные фундаменты обладают целым рядом и других немаловажных общих достоинств:

• Сравнительно низкие временнЫе затраты на возведение.
  Обусловлены простотой исполнения (при наличии необходимого оборудования), не сравнимы со сроками строительства опорных конструкций плитного, ленточного типа.
• Малые объёмы земляных и бетонных работ.
  Нулевой цикл при строительстве частного дома ограничен планировкой площадки застройки, в рытье котлована чаще всего нет необходимости.
• Возможность самостоятельного сооружения некоторых вариантов конструкции.
• Экономичность – следствие двух предыдущих пунктов, касается малоэтажного частного домостроения.
• Малая осадка от эксплуатационных нагрузок, или отсутствие её как таковой. Правильность расчётов и отсутствие нарушений технологии подразумевается по умолчанию.
• Наличие разновидностей, возможных к возведению в любое время года.
• Долговечность.
  Зависит от материала изготовления свай, составляет 50-100 лет.

Есть у свайных фундаментов и недостатки – как общие для вида, так и индивидуальные для разновидностей:

• Невозможность возведения в скалистой местности.
• Стоимость проектно-изыскательских работ достаточно высока.
  Анализ грунта, компоновка свай, расчёты глубины их заложения для обеспечения требуемой несущей способности должны быть безошибочны и максимально точны.
• Использование металлических свай требует устройства антикоррозионной защиты опор, стойкой к механическим повреждениям.
• Работа сваебойной техники (копёр, вибропогружатель) может представлять опасность для целости близлежащих строений.
• Монтаж стержневых опор часто требует привлечения подъёмной техники (автокран) – это усложняет процесс и увеличивает затраты.
• Использование готовых свай, изготовленных кустарными способами и потому сравнительно дешёвых, не гарантирует их соответствия требованиям СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

Профессионалы предостерегают от возведения опорных конструкций свайного типа в обход положений СНиП. Возможно, выбранный подход и обеспечит соответствие фундамента большинству обязательных требований, но пренебрежение даже второстепенным, на первый взгляд, пунктом может обернуться проблемами с безопасностью эксплуатации строения.

Заключение

Свайные фундаменты не относятся к сооружениям, затраты на возведение которых демократичны, а технология популярна у строителей-любителей. Это достаточно сложные конструкции, рассчитанные в том числе на высотные здания и ответственные объекты.

Но при строительстве частного дома в местностях со сложной геологией и слабонесущими грунтами свайный фундамент может стать единственным возможным решением. В других условиях критериями его применения должны быть экономическая и технологическая целесообразность.