Установка свай для фундамента

Фундамент дома является основой надежности и долговечности строения. Его функция ‒ передавать нагрузку от стен, опирающихся на них перекрытий и кровли, грунту. В условиях строительства на зыбких или пучинистых почвах устройство традиционного ленточного фундамента требует точных расчетов и серьезных затрат, достигающих до 50% стоимости от всего дома. Буронабивные сваи с ростверком, технология которых гораздо проще, а затраты значительно меньше, стали отличной альтернативой бетонной ленте.

Особенности свайного фундамента

Исходя из главной функции фундамента основным условием надежности является стабильность грунта, на который он опирается. Такой слой находится ниже зоны промерзания, где грунт неподвижен и имеет достаточную для отпирания плотность. Глубина промерзания – не единственный показатель, по которому нужно ориентироваться. Песчаные основания или наличие грунтовых вод требуют еще большего заглубления для достижения слоев с достаточной плотностью. Чтобы не рыть котлован на глубину 2-3 м применяют свайные фундаменты, в которых свая является главным элементом конструкции, передающей нагрузку глубинным слоям.

Сегодня на практике применяются различные виды свай:

• железобетонные ‒ забивают в грунт копром;
• вибропогружные ‒ для болотистой местности;
• винтовые ‒ вкручиваются подобно шурупу;
• буронабивные ‒ заливаются бетоном непосредственно в предварительно пробуренные скважины.

Буронабивные сваи

Технология устройства буронабивных свай с обсадной трубой на сегодняшний день ‒ одно из оптимальных решений для строительства на зыбких и пучинистых грунтах. При серьезном подходе, чтобы определить глубину опоры производят геологическую разведку. Пробы, взятые с различной глубины, позволяют точно определить глубину слоя, обладающего необходимыми параметрами.

Бурение и подготовка скважин

Бурение скважин производится строго по оси будущей стены, однако выдержать 100% точность невозможно. Поэтому диаметр бура должен быть на 2-3 см больше наружного диаметра обсадной трубы, чтобы потом можно было выставить её в скважине по оси. Для бурения скважин до Ø 200 мм можно применить бензобур. При необходимости бурения скважин большего диаметра поднять массу земли вручную сложно, поэтому обычно применяют шнековый бур на базе трактора.

Для того чтобы сэкономить на аренде техники, которая, как правило, оплачивается почасово, необходимо заранее произвести разметку, организовать подъезды и подготовить обсадные трубы.

Бурить скважины необходимо на 10 см глубже расчетной, так как при подъеме бура часть земли осыпается и полностью выбрать ее невозможно. Минимизировать осыпание земли можно, если закрывать скважину деревянным щитом сразу после подъема бура. Тогда при повороте стрелы подъемника часть осыпавшейся земли не падает в скважину.

Дно скважины будет служить опорной платформой для сваи, поэтому необходимо выполнить его трамбовку. Если этого не сделать, опора в течение года просядет, что приведет к разрушению ростверка и образованию трещин в несущей стене. При трамбовке дна можно применить песчано-цементную смесь или мелкий гравий.

Обсадные трубы

Их функция – защитить бетон от агрессивного воздействия грунта и влаги, а также от осыпания стенок ствола скважины во время монтажа. При устойчивых грунтах, в которых стенки не осыпаются, можно применить гидроизоляционную рубашку, сделанную из рубероида, скрученного по кругу в 3 слоя. При этом «рубашку» придется делать по диаметру скважины, так как рубероид не сможет выдержать давление бетона при заливке и должен опираться на стенки.

В осыпающихся грунтах применяют обсадные трубы из оцинкованной стали или асбестоцемента. Их длина рассчитывается исходя из глубины скважины, высоты надземной части и запаса в 5 см. Запас необходим для нивелирования свайного поля по единому уровню путем обрезки лишней высоты после установки.

Предварительно нижний конец каждой трубы закрывается плотным полиэтиленом, который можно зафиксировать простым скотчем. Монтаж трубы в скважину желательно производить сразу после бурения и трамбовки дна, чтобы стенки не успели осыпаться. После выставления трубы по размеченной шнурком оси зазор между наружной стенкой и стволом скважины нужно засыпать землей и утрамбовать.

Армирование

Выполняется с целью ее усиления в зоне растяжения. При продольной нагрузке в опоре будет возникать напряжение на «распирание». При этом центральная часть будет работать на сжатие с чем бетон прекрасно справляется, а вот в наружном слое возникнут растягивающие усилия. Исходя из этого продольная арматура закладывается по контуру сечения сваи. Но чтобы обеспечить совместную работу арматуры и бетона, толщина слоя от наружной стенки до металлического стержня должна составлять 20 мм. Другими словами, диаметр описанной окружности арматурного скелета должен быть на 40 мм меньше чем внутренний диаметр обсадной трубы.

Арматурный каркас выполняется из четырех продольных рифленых арматур Ø 12-14 мм и обвязочных колец из катанки Ø 5 мм. При изготовлении сварного каркаса обвязочные кольца ввариваются с интервалом 40-50 см, а при вязаном каркасе для достижения достаточной жесткости конструкции интервалы сокращаются до 20 см. Каркас выполняется таким образом, чтобы при установке в трубу верхние концы арматуры выступали на длину равную проектной толщине будущего ростверка. При изготовлении арматурного скелета выступающие концы не обвязываются. Каркас устанавливается в трубу ровно по ее центру, чтобы расстояние до стенок было равное.

Заливка

При заливке бетоном важно соблюдать 2 правила. Он должен лечь плотно без воздушных пузырей, а арматура не должна сдвинуться. При ручной заливке контролировать положение арматурного каркаса не сложно, а уплотнять раствор можно палкой (например, ручкой от лопаты) поэтапно слоями по 25-30 см.

При заказе бетоновоза и заливке непосредственно через рукав арматурный скелет лучше зафиксировать специальными пластиковыми фиксаторами. Уплотнять раствор для выхода пузырьков воздуха и надежного сцепления с арматурой наиболее эффективно погружным вибратором. После набора 70% прочности (в среднем 2 недели) можно приступать к монтажу ростверка.

Железобетонный ростверк

Обвязка свай ростверком выполняется с целью устройства основания для кладки стен и перекрытия первого этажа (пола). Поэтому его ширина должна рассчитываться из толщины стены плюс минимум 10 см для опирания конструкции перекрытия (плиты, деревянных балок). Высота конструкции зависит от нагрузки (этажности, выбранных материалов) и длины пролетов между опорами. В среднем для одноэтажного дома из легких стеновых блоков достаточно 300 мм.

Армирование

Выполняется четырьмя продольными арматурами Ø 16-20 мм через каждые 150 мм по высоте. Первоначально на сваях к выступающим концам арматуры привариваются поперечные отрезки длиной на 40 мм меньше ширины ростверка и шагом 150 мм. Затем к поперечной конструкции привариваются продольные арматуры по краям и в середине с равным расстоянием друг от друга. Посередине пролета для жесткости конструкции выполняется обвязка продольных стержней арматурой Ø 12 мм. При вязаном каркасе обвязку необходимо выполнять чаще, а на поворотах загибать концы арматуры.

Опалубка

Выполняется из досок, толщиной 20 -25 мм. Самой важной частью является днище опалубки, так как оно должно выдержать массу бетона. Для этого необходимо устроить упоры. Их можно выполнить из досок в виде двутавра или просто подложить кирпичи. Чем выше и массивней ростверк, тем чаще понадобится ставить упоры. Дно опалубки монтируется таким образом, чтобы от нижнего ряда арматуры до дна оставалось 20 мм, а чтобы арматура под массой укладываемого бетона не прижалась к днищу можно использовать пластиковые фиксаторы. Образовавшийся снизу защитный слой должен обеспечивать совместную работу с арматурой и защиту ее от внешних факторов.

Согласно СНиП 2.03.01-84 для балок более 250 мм слой должен составлять не менее 20 мм. В целом опалубка представляет собой короб (форму), состоящую из продольных досок и поперечных брусьев с наружной стороны. Верхняя часть короба открыта, но вертикальные брусы соединяются планками. При большой глубине короба нижние поперечные бруски изготавливаются с вылетом и к ним прибиваются усилительные откосы. Опалубка выстилается полиэтиленом и не должна иметь щелей более 2-3 мм. Это предотвратит утечки бетона и облегчит разбор опалубки, а также защитит доски, которые потом можно будет использовать для других целей.

Заполнение бетоном и затвердевание

При заполнении опалубки соблюдаются все те же правила, что и для свай. При недостаточном уплотнении несущая способность конструкции будет снижена. Следует учитывать, что ростверк ‒ это наружная часть дома и он будет подвергаться климатическим циклам. Поэтому монолит следует выполнять тяжелым бетоном с повышенной морозостойкостью.

Опалубку можно разбирать через 2 недели, когда бетонный раствор наберет 70% прочности, а укладывать перекрытия и выполнять кладку стен ‒ через 28 дней после заливки.

Во время застывания бетона следует учитывать погоду. При возможных осадках опалубку нужно закрыть каким-либо материалом, предохраняющем от размывания дождем. При жаркой погоде бетон необходимо увлажнять, ведь если он высохнет преждевременно, то реакция затвердевания остановится. Хорошим вариантом станет засыпать верхний слой деревянной стружкой и периодически смачивать. Стружка удержит влагу и защитит поверхность от прямого воздействия солнечных лучей. Если бетонирование производится в период с возможными заморозками, то в состав раствора вводят специальные добавки, предотвращающие его замерзание.

Винтовые сваи

Технология установки винтовых свай для фундамента является хорошей альтернативой буронабивным сваям с обсадной трубой. Разница лишь в том, что винтовые опоры ограничиваются диаметром максимум 133 мм с несущей способностью до 6 тонн. При этом, чтобы фундамент выдержал нагрузку здания, достаточно правильно рассчитать шаг установки свай.

Здесь выбор ‒ набивные или винтовые, будет носить скорей экономический характер. При этом следует учитывать такой фактор как коррозионная активность грунта. Например, в торфяниках или подзолистых грунтах установка винтовых опор не желательна, бетонные в таких условиях «проживут» гораздо дольше. Хотя винтовые чаще применяют для каркасного строения с обвязкой стальным профилем или деревянным брусом, устроить железобетонный ростверк все же возможно.

Монтаж

Вкручивание в грунт опоры может производиться вручную или механически. Выбор способа будет зависеть от двух факторов: диаметра и плотности грунта. Чем больше диаметр и плотность почвы, тем тяжелей вкрутить сваю.

Для ручной установки необходимо 3 человека. Один будет контролировать вертикальность, а двое ‒ крутить. В верхней части опоры имеется технологическое отверстие, в которое вставляется лом. На лом с двух сторон надеваются трубы, которые будут выполнять роль рычага. Длина рычага должна обеспечивать достаточный крутящий момент. При этом операция потребует немалых усилий и выносливости рабочих.

Для механического погружения используется специальное устройство, подвешенное на стреле крана. Специальный оголовок вставляется в сваю и фиксируется стальным пальцем для фиксации тяги через отверстие в трубе и оголовке. Таким образом, подняв стрелу крана, опора висит на стреле и может перемещаться в нужном направлении. Опустив в намеченную точку и отрегулировав вертикальность, дается команда на погружение и устройство вкручивает ее в грунт до нужной глубины.

Ростверк на винтовых сваях

Технология похожа на устройство ростверка на буронабивных сваях, только исключается необходимость изготовления и монтажа арматурного каркаса для трубы. Два отрезка арматуры просто привариваются к трубе в вертикальном положении и в плоскости перпендикулярной к оси будущей стены. Затем труба заполняется бетоном, а дальше можно монтировать армирующую конструкцию ростверка точно также как для буронабивных.

Свайные фундаменты с ростверком позволяют строить дома до 3-х этажей с применением легких блоков и до 2-х этажей со стенами из кирпича. Такие фундаменты обходятся значительно дешевле ленточных и противостоят пучению грунта, так как верхние слои при вспучивании просто скользят по сваям, не оказывая воздействия на строение.