Как происходит забивка свай при строительстве дома

Определение длины и диаметра сваи

Планируя построить ленточный фундамент на винтовых сваях, следует определиться с длиной спиральной опоры и диаметром ее рабочей части. При правильно подобранных характеристиках винтовых опор свайно-винтовой фундамент обладает высокой нагрузочной способностью и является таким же надежным, как и тисэ фундамент.

Нагрузочная способность опор со спиральной рабочей частью зависит от величины площади контакта и определяется следующими рабочими параметрами:

• длиной винтовой навивки и всей сваи;
• наружным диаметром спиральной ленты.

От величины площади контакта зависит нагрузочная способность опор со спиральной рабочей частью

Габаритные размеры рабочей части спирально-винтовых опор определяются в зависимости от следующих факторов:

• характеристик почвы на месте строительства;
• глубины замерзания грунта;
• концентрации минеральных примесей в почве;
• уровня расположения твердых пластов;
• сопротивления грунта завинчиванию опоры;
• массы возводимого строения.

Длина сваи изменяется в зависимости от условий эксплуатации:

• опоры с длиной 1-1,2 м устанавливают в районах с теплым климатом;
• для средней полосы подойдут полутораметровые опоры;
• сваи длиной более 2 м монтируют в северных районах.

Диаметр винтовой навивки определяется действующей на опору нагрузкой, передаваемой возводимыми конструкциями:

• для облегченных и оградительных конструкции применяют сваи с наружным диаметром ленты 5-8 см;
• устойчивость каркасных и деревянных зданий обеспечивают лопастные опоры диаметром 9-9,5 см;
• надежность массивных построек обеспечивается усиленными сваями с внешним диаметром витка более 10 см.

Действующей на опору нагрузкой определяется диаметр винтовой навивки

Нагрузочные характеристики возрастают пропорционально увеличению наружного диаметра спиральной навивки:

• спирально-винтовой элемент с диаметром несущей трубы 7,6 см и внешним размером витка 20 см способен воспринимать до тонны полезной нагрузки;
• при увеличении диаметра ствола до 9 см, а также диаметра винтовой ленты до 25 см нагрузочная способность возрастает в 2 раза и достигает 2 т;
• сваи, изготовленные из труб сечением 10,8 см, имеющие диаметр спирали 30 см, способны выдерживать усилие, составляющее 2,5 т.

Сфера применения

Металлические опоры для фундамента идеально подходят для строительства зданий на нестандартных участках с неровным рельефом или неустойчивыми почвами торфом, глиной и тд.

Толщина стенок, длина и диаметр сваи подбирается индивидуально, исходя из предполагаемой нагрузки на фундамент. Для строительства высокоэтажных зданий, требующих прочной основы, металлические сваи наращивают по высоте.

Возможность наращивания делает металлические конструкции незаменимыми в строении мостов. Двутавры с широкими полками отливают в виде буквы Н, что позволяет устанавливать висячие сваи на значительной глубине.

Опоры небольшого размера используются в строительстве:

• дачных домиков,
• деревенских построек для хозяйственных нужд,
• заборов,
• террас и летних кухонь.

С монтажом металлических забивных опор малой длины хозяева приусадебных участков справляются самостоятельно, с помощью кувалды забивая их в землю, как гвозди. После монтажа полые трубы заливают бетонным раствором, что значительно увеличивает выносливость конструкции.

Чем отличаются набивные и забивные сваи

Забивные сваи. Готовые свайные столбы, при помощи специальной техники, загоняются в землю на необходимую глубину.

Забивные сваи.

Буронабивные сваи. Изготавливаются в процессе строительства фундамента. В местах установки проводится бурение скважины на глубину погружения будущей сваи. Затем в скважину устанавливается арматура, после чего отверстие заполнятся цементным раствором. Иногда, при обустройстве фундамента на неустойчивых почвах, для дополнительной надежности в скважину помещается металлическая труба и только затем проводится бетонирование.

Буронабивные сваи.

Особенности

Забивные сваи опираются на прочные слои грунта, а потому характеризуются высокой несущей способностью. Их использование, кроме того, предотвращает деформирование опасных слоев грунта, что при других условиях чревато неравномерным проседанием строения.

Забивка свай производится в следующие типы грунта:

• рыхлые песчаные и среднепрочные почвы;
• текучие и пластичные супеси;
• туго-, текуче- и мягкопластичные глины и суглинки.

Для забивки используются разные типы свай. Если говорить о форме сечения, то это:

• круглые (сплошные и полые);
• тавровые;
• квадратные.

В зависимости от применяемого материала выделяют сваи:

металлические – подходят для строительства крупных объектов из кирпича, на основе деревянного сруба, а также для возведения каркасных домов;

• железобетонные – используются под монолитные промышленные и многоэтажные объекты, рекомендованы под подвижные грунты;
• деревянные – подходят для частных домов, дач, небольших мостов, временных построек.

В зависимости от способа изготовления – монолитные и сварные.

Критерии выбора и особенности деревянных свай определяются по ГОСТ 9463-88. Для прочих изделий существуют нормативные документы.

Вне зависимости от вида сваи, они должны соответствовать следующим требованиям:

• один элемент должен выдерживать большую нагрузку;
• высокая трещиностойкость;
• устойчивость к высокой переменной нагрузке, способность функционировать в сложных гидрогеологических условиях.

Для забивки свай применяется спецтехника, оказывающая на элементы статическую (постоянное вдавливание) или динамическую (удары) нагрузку. Работы предваряются геологическими изысканием и забивкой пробного элемента. Последнее действие позволяет увидеть, насколько точны теоретические предположения о характере грунта, оценить поведение сваи в почве.

Если пробная забивка оказалась успешной, производится установка всех опор, организация основания, по окончании которой делается забирка фундамента. Последняя предполагает закрывание надземной части основания с целью его защиты от негативных факторов внешней среды. Забирка может выполняться с применением кирпичной кладки, досок, бетонного раствора. Получившийся цоколь затем облицовывается подходящим материалом.

Главным преимуществом свайного фундамента является, конечно, возможность возведения строений среднего и крупного размера на опасных, склонных к осыпанию и пластичности, почвах. Один элемент выдерживает нагрузку в 1,5 тонны. Это, в свою очередь, позволяет снизить количество свай, а, заодно, и уменьшить смету. Затраты на свайный фундамент окажутся меньшими по сравнению с расходами на организацию ленточного или монолитного аналога.

Помимо очевидного, метод забивки свай имеет следующие «плюсы»:

• расположенные рядом строения не испытывают динамических нагрузок;
• возможность строительства на рельефных грунтах, почвах, имеющих значительный наклон;
• сохранение общего вида ландшафта;
• высокая скорость возведения фундамента, отсутствие необходимости ждать, когда основание наберет прочность;
• подходит для любых типов строений;
• делает почти любой участок пригодным под строительство.

Методы погружения опор в грунт

Существует множество способов погружения голов свай в почву. Выбирается способ установки в зависимости от многих факторов: характеристик грунта, вида опоры, веса постройки, возможности применить определенный вид оборудования. Рассмотрим характеристики каждого метода при устройстве опор для фундамента.

Винтовой метод погружения

Винтовые сваи погружают в грунт винтовым методом

С помощью передвижных установок полые опоры со стальным наконечником завинчиваются в почву, их полость заполняется бетоном.

Установка для завинчивания устанавливается на автомобиль,который состоит из:

• четырех выносных опор, управляемых с помощью гидравлики;
• пульта управления;
• электрического двигателя;
• четырех захватов;
• привода, обеспечивающего вращение и наклон;
• гидросистемы;
• дополнительных вспомогательных устройств.

Используется винтовой метод для обустройства оснований линии радиосвязи, электрических передач и других конструкций.

Ударный метод

Опоры устанавливаются согласно проекту, на их головы надевается металлический наголовник, забивается с помощью ударной установки.

Виды установок:

• работающие на принципе воздействия на молот сжатого воздуха или пара (паровоздушные);
• энергия сгорающих газов приводит молот в рабочее состояние (дизельные);
• комбинирование вибрации и ударов (вибромолоты) со стороны голов;
• передающие колебательные, вибрирующие движения на опору (вибрационные).

Удерживает голову конструкции в вертикальном положении с помощью стрелы копр. Если опору нужно установить под наклоном, используют копры с наклонной стрелой. Копры применяются на рельсовом ходу и на базе тракторов, автомобилей, экскаваторов.

Вибрационный

Вибрационный метод эффективнее ударного

Погружающий с помощью вибрации механизм подвешивается к мачте виброустановки и качественно скрепляется вместе с наголовником опоры. Этот метод эффективнее ударного в несколько раз. Благодаря его использованию увеличивается скорость погружения, легче преодолевается плотность грунта, затрачивается меньше усилий.

Способ применяется:

• в пылеватой почве;
• в водонасыщенной мелкой почве;
• в песках.

Метод подходит для установки монолитных, полых опор, стального шпунта.

На глинистой почве и суглинке возникает снижающая несущую нагрузку почти на половину глинистая подушка. Чтобы восстановить несущие характеристики грунта, на последнем этапе установки (последние 15-35 см) головы опору забивают с помощью ударов.

Метод вдавливания

Короткую опору с трубчатым или сплошным сечением закрепляют в стреле установки в вертикальном положении, фиксируют на ее голове наконечник, который передает через блоки и полиспасты давление на опору, благодаря этому она поэтапно опускается в почву.

Способ подмывания грунта

Способом подмывания грунта сваи вбиваются намного быстрее, чем при других методах

Применяется для широких опор, устанавливаемых в супесях и песках на большую глубину. На опоре закрепляется несколько труб, из которых под высоким давлением выходит жидкость.

Почвенный слой у основания острия опоры и по бокам от нее размывается, она погружается в почву под воздействием молота и своего веса.

Когда перестают подавать воду, почва вокруг опоры уплотняется, ее несущие качества увеличиваются.

При таком методе скорость выполнения работ увеличивается на 1/3 по сравнению с другими методами, вследствие чего экономится расход топлива.

Использование электроосмоса

Установленную опору подключают к аноду (+) постоянной электрической цепи, следующую опору, готовую к монтажу, подключают к катоду (-). Пускают электрическое напряжение, вокруг опоры с положительным зарядом резко уменьшается влажность почвы, у сваи с отрицательным зарядом влажность почвы резко увеличивается.

В грунте с повышенной влажностью сопротивляемость грунта меньше, поэтому опора погружается быстрее с меньшими физическими и экономическими затратами.

Комбинированные способы

Комбинированные способы применяют в плотных грунтах

Комбинируя способы установки, можно снизить временные и экономические затраты на монтаж фундамента.

Ударный метод, комбинированный с вибрацией, применяется в плотных грунтах, до восьми раз увеличивает скорость выполнения работ.

Способ вдавливания при помощи вибрации исключает нарушение целостности опор, оптимально подходит для установки опор длиной до шести метров.

Частые ошибки и советы, как их избежать

Ключевые моменты, которые упускают из внимания начинающие строители:

1. Отказ от геологии участка. Справочники и другие источники не дают достоверную информацию об особенностях грунта на конкретном участке.

   Для сокращения финансовых затрат можно провести исследование своими руками, копая шурфы в нескольких местах на участке и визуально определяя почвенный состав.

2. Отказ от армирования. Стальной силовой каркас обеспечивает устойчивость опорного элемента по отношению деформирующих сил, возникающих в почве. Бетонные неармированные сваи уступают ж/б элементам по прочности и сроку службы.
3. Расчет фундамента только компьютерными программами. Открытый доступ к сервисам для расчета параметров свайного основания привлекателен для начинающих конструкторов, но никакой калькулятор не учтет всех нюансов строительства в конкретных условиях. Если инженерные расчеты слишком сложны для строителя, лучше заказать проектирование у профессионалов.

Все, что необходимо знать об устройстве и возведении свайного фундамента, найдете здесь.

Ошибки и рекомендации по строительству

Иногда застройщику дешевле заказать строительство забивного фундамента под ключ, чем заниматься работой самому. При этом даже опытные мастера порой нарушают технологию. Частые ошибки:

1. Бетон низкого качества. Согласно нормативом бетон должен иметь марочную прочность не ниже М250, но на практике недобросовестные поставщики могут использовать сырье марок М180 и даже М100. Случаются варианты, когда один стержень заливается из двух миксеров, что приводит к неоднородности состава. Результат один – преждевременный износ фундамента и риск разрушения всей конструкции. Эксперты советуют не экономить на качестве опор и доверять известным поставщикам.
2. Разный уровень свай, выступающих над землей. Допустимая погрешность – 3 см, которую можно нивелировать кирпичной кладкой или толщиной шва. На практике случаются перепады, достигающие 10 см, которые ничем нельзя компенсировать. Специалисты рекомендуют контролировать параметр, используя лазерный нивелир или натягивая нити на одном уровне.
3. Отказ от геологических изысканий. Особенности грунта оказывают непосредственное влияние на несущую способность всего фундамента, а на одном участке физико-химические свойства почвы могут сильно различаться. Использование усредненных значений и неактуальных данных неизбежно приведет к ошибочным расчетам, что грозит преждевременным износом фундамента. Поэтому геология участка – важный этап перед проектными расчетами.

Особенности технологии монтажа различных видов опорных столбов

Принципы строительства свайного фундамента изложены в СНиП 2.02.03-85 и СП 24.13330.2011. Каждая технология отличается способом устройства, а также видами силовых элементов.

Работы по закладке фундамента для всех типов свай начинаются с уборки площадки от строительного и другого мусора, выгрузки материалов, подготовки технического оснащения, а также разметки поля в соответствии с планом.

Буронабивные

Сваи изготавливают на строительном участке. Алгоритм технологических операций:

1. В обозначенных местах обустраивают шурфы на проектную глубину.
2. Дно скважины засыпают слоем песка и трамбуют материал, чтобы получить высоту не менее 20 см.
3. По технологии без применения обсадных труб стенки скважины укрепляют для защиты от разрушения глинистым раствором. В большинстве случаев используют инвентарные трубы, которые в частном домостроении можно заменить листовым рубероидом.
4. Заготавливают арматурный каркас и помещают его внутрь скважины.
5. Заливают конструкцию раствором, оставляя выступы продольной арматуры над поверхностью.
6. После затвердевания выравниванию опоры на одном уровне.

Винтовые

Установку винтовых изделий можно проводить вручную или использовать редукторные установки для монтажа. Технологические процессы закладки фундамента на размеченном поле:

• вкручивание стержней на глубину, когда лопасти будут погружены в несущий пласт;
• выравнивание выступающих частей свай на одном уровне по горизонтали;
• бетонирование полости труб для предотвращения окисления металла внутри опорных элементов;
• наваривание оголовков;
• зачистка сварных швов и покрытие гидрофобным составом.

Монтаж железобетонных винтовых свай проводится с применением спецтехники, поскольку конструктивные элементы имеют значительный вес и вручную практически невозможно обеспечить соосность столба.

Установка железобетонных опор буровым способом

Потребность в предварительном бурении скважин под забивные сваи возникает в таких случаях:

1. Мощности молотов для забивания недостаточно, чтобы самостоятельно преодолеть сопротивление грунта.
2. Строительство ведется на высокоплотных, вечномерзлых или, наоборот, сильно переувлажненных почвах.
3. Сваи необходимо ввести в грунт под определенным углом.

Последовательность технологических этапов закладки свай:

• лидерное бурение шурфов;
• уборка выработанной земли;
• погружение железобетонных столбов;
• выравнивание выступающих над поверхностью конструкций на одном уровне.

Забивные

Для монтажа забивных опор используют специальную технику с закрепленным дизель-молотом. Алгоритм земляных работ:

1. На забивных столбах делают отметки с шагом в 1 м.
2. С помощью стропов поднимают изделие в вертикальное положение и фиксируют над проектной точкой.
3. Удары дизель-молота производятся с постепенным наращиванием силы. Высота рабочего хода – не более 0,5 м.
4. Чтобы удостовериться в достижении несущего пласта, после погружения сваи на проектную глубину делают 10 последних ударов. Если при этом свая остается на месте, то монтаж силового элемента считают завершенным.

Усиление СФ

Необходимость в усилении конструкции может быть вызвана ошибками при проектировании и строительстве, изменениями гидрогеологических условий, появлением дополнительных нагрузок на фундамент.

Этапы реконструкции:

• проектирование и расчет нового фундамента;
• доставка материалов на площадку;
• подъем дома на домкратах;
• демонтаж старой силовой конструкции;
• разметка свайного поля;
• монтаж новых опор;
• обвязка свай;
• возвращение дома на исходное положение.

Виды

В зависимости от материала, из которого изготавливаются забивные сваи, выделяют несколько видов.

Деревянные. Сваи из дерева обладают наименьшим запасом прочности, используются в частном домостроении под легкие срубы или каркасные дома. В качестве сырья используется лиственница, дуб, кедр и другие твердые породы, отличающиеся устойчивостью к воздействию влаги и смене температур. Конструктивно представляют собой опоры диаметром 20-40 см и длиной 3-8 м, обычно оснащаются стальным наконечником с обвязкой. В зависимости от климата и условий эксплуатации срок службы деревянных свай составляет не менее 50 лет.

• Стальные. Имеют чуть большую несущую способность, но применяются также редко. Как правило, они служат опорой под временные сооружения. Характерной особенностью является наличие конусообразного наконечника. Такая конусная металлическая свая похожа на винтовой аналог, однако не имеет лопастей.
• Железобетонные (ЖБ). Получили наибольшее распространение, в зависимости от размеров могут выдерживать вес в 10-60 тонн, срок службы достигает 150 лет.

ЖБ сваи, в свою очередь, различаются по следующим критериям:

в зависимости от способа армирования бывают с предварительно напряженной продольной арматурой (для песков, текучих песчаных и глинистых грунтов), предварительно напряженным поперечным армированием (для сжимаемых, кроме глиняных, грунтов), продольным армированием без предварительного напряжения (для глинистых, песчаных почв), а также сваи с квадратным сечением и круглой полостью внутри с предварительно напряженной или ненапряженной продольной арматурой;

• по форме различают сваи с круглым, квадратным, тавровым и полым сечением, а также цилиндрические и призматические;
• исходя из особенностей конструкции, выделяют сваи монолитные и сборные (составные);
• в зависимости от особенностей пяты – сваи с окованной или полой пятой и появившиеся относительно недавно сваи с уширенным основанием.

Как рассчитать основание?

Расчет свайно-забивного фундамента производится по совокупной нагрузке и несущей способности сваи.

Определение нагрузки производится суммированием веса дома, кровельной системы, снега и ветровых нагрузок, имущества и прочих факторов, увеличивающих давление на опоры.

Несущая способность сваи — это сумма сопротивления грунта в нижней части ствола и по боковым стенкам.

Общий вес дома делится на несущую способность одной опоры — получается количество свай, необходимых для образования свайного поля для данной постройки.

ВАЖНО!
Расчет фундамента — сложная инженерная задача, которую должны выполнять опытные подготовленные люди. Самостоятельный расчет может стать причиной деформации или разрушения дома, поэтому рисковать не следует

Как минимум, можно использовать онлайн-калькулятор, но и для него потребуются данные геологоразведки участка.

Разновидности свай для индивидуального строительства

Свайные конструкции могут применяться в любом типе грунта, кроме скальной породы

Сваи, используемые в индивидуальном строительстве в качестве основания дома, который возводится в ослабленном грунте, – это длинные заострённые или с пятой конструкции. Они могут изготавливаться из металла, бетона, древесины. Сечение сваи может быть круглым или квадратным. Конструкция может заглубляться в готовом виде или собираться непосредственно в почве.

Свайные конструкции могут применяться в любом типе грунта, кроме скальной породы. В индивидуальном строительстве свайный фундамент используется в следующих случаях:

• Для возведения домов на территории с высоким УГВ.
• Если верхний слой почвы на участке – это торфяник или плывун со слабой несущей способностью. Тогда сваи заглубляют до нижних более плотных слоёв породы.
• Если глубина промерзания почвы более 2 метров.
• При строительстве на склонах с резким крутым рельефом.
• Если конструкции дома имеют значительный вес (более 350 т), то целесообразно выполнить фундамент на сваях.

Сваи с заострённым концом забиваются в подвижный грунт при помощи специального молота, пока не достигнут плотной породы. Винтовой фундамент делается на сваях, один конец которых имеет специальный винт. Для монтажа этой конструкции используется специальный ключ. Если сваю нужно изготовить прямо в грунте, то в породе бурится скважина, которая потом армируется и бетонируется.

Необходимая длина сваи высчитывается проектировщиками в зависимости от нагрузок и особенностей местности

Сваи могут отличаться по материалу, из которого они выполнены, форме, способу изготовления и погружения в грунт.

По способу заглубления выделяют следующие виды свайных изделий:

1. Забивные конструкции погружаются в землю без выемки грунта. С этой целью используется специальная техника (вибровдавливающие и погружающие устройства).
2. Набивные железобетонные и бетонные изделия монтируются путём заливки бетона в заранее пробуренную скважину.
3. Железобетонные буровые сваи устанавливаются в пробуренные скважины.
4. Винтовой фундамент делается из свайной конструкции с винтом на конце. Она закручивается в породу при помощи строительной техники. Очень часто для облегчения монтажа используется специальный ключ.

Свайный фундамент различается и по характеру работы:

1. Свайные изделия в роли стоек передают давление от дома на прочный несущий грунт, находящийся под слоем рыхлой ослабленной породы. Эти конструкции имеют гладкую поверхность, которая плохо сцепляется с породой. Поскольку 80 % нагрузки передаётся на основание таких свай, они имеют широкую пяту в нижней части для восприятия нагрузки. Сюда относятся изделия ТИСЭ с уширением в нижней части и конструкции, бетонирующиеся в обсадной трубе или скважине (однако в этом случае конструкция теряет 20 % прочности). Эти изделия практически не подвержены осадке.
2. Свайные конструкции висячего типа передают часть нагрузки на окружающий их грунт за счёт силы трения. Эти изделия имеют неровную поверхность, которая помогает им цепляться за грунт по всей их длине. К таким конструкциям можно отнести буронабивные сваи, когда бетон просто заливается в пробуренную скважину. В этом случае 60-70 процентов несущей способности обеспечивается за счёт неровных боковых поверхностей. Такие конструкции используются при высоком расположении грунтовых вод, при необходимости сократить объёмы земляных работ, при наличии под слоем рыхлой породы более плотного грунта, который не настолько сильный, чтобы удержать сваи-стойки.

В зависимости от материала сваи бывают:

• Бетонные или железобетонные. Цена таких конструкций невысока, к тому же они долговечные и могут изготавливаться прямо на месте при наличии специальной техники. Для изделия используется бетон М 200 и выше.
• Стальные элементы выполняются из труб и прокатных стальных профилей. Однако такие конструкции нуждаются в антикоррозийном покрытии, специальной технике для монтажа свай длиннее 3 м. Цена таких конструкций значительная из-за большого расхода материала.
• Деревянные конструкции делаются из бревна диаметром 220-340 мм, их длина доходит до 8,5 м. Обычно используются ошкуренные брёвна из древесины хвойных пород. Такие конструкции практически не используются в наших широтах из-за сильной подверженности гниению. Однако современные препараты против гниения способны значительно улучшить ситуацию.