Расчет фундамента на сваях для частного дома. Как выбрать винтовые сваи под дом?

Свайный фундамент для частного дома в ряде случаев просто необходим для обустройства надежного основания.

Он возводится на грунтах с особыми геологическими параметрами, когда другие разновидности не могут обеспечить необходимую надежность.

Для него потребуется специальная техника, а также проведение расчетов. В целом технология достаточно проста, а потому строительство можно осуществить и своими руками (смотрите другие типы фундаментов).

Особенности

Свайный фундамент представляет собой систему специальных вертикальных опор (свай), связанных между собой горизонтальным элементом (ростверком). Принцип действия такой конструкции заключается в том, что высокопрочная (чаще всего металлическая или железобетонная) свая проходит насквозь нестабильные слои грунта и упирается в твердый пласт.

При этом она способна выдержать в верхней части все неблагоприятные воздействия. Это позволяет сделать надежную опору на очень пучинистых, увлажненных и болотистых почвах, торфяниках, плывунах, а также на тех участках, где грунтовые воды подходят близко к поверхности.

Рассматриваемые опоры, как правило, требуют значительного заглубления, которое очень сложно обеспечить путем рытья ямы. По этой причине невозможно смонтировать столбчатый фундамент, а ленточный и даже монолитный (плитный) тип оказываются малоэффективными и ненадежными.

Установка свай может производиться несколькими способами: бурение скважины, забивание, вдавливанием, вибропогружением или ввинчиванием сваи.

Фундаментная система содержит несколько свай, которые вверху соединяются ростверком. Этот элемент необходим для равномерного перераспределения сжимающих нагрузок на все точки опоры.

[stextbox id=’warning’ shadow=»false»]Советуем почитать: Как сделать земляной бур своими руками?[/stextbox]

Плюсы и минусы

Свайный фундамент может использоваться для сооружений любого назначения, в т.ч. жилых домов (смотрите: типы частных домов). По сравнению с другими типами оснований он имеет такие преимущества:

1. Возможность установки практически на любых грунтах, независимо от уровня грунтовых вод и промерзания, а также на участках с уклоном. Единственным исключением являются скальные выходы, в которых очень трудно пробурить скважину или вбить сваю.
2. Быстрота возведения. Сваи в большом количестве устанавливаются за 1 день. Строительство самого дома можно начинать уже на следующий день (за исключением бурозаливных вариантов).
3. Отсутствие необходимости в проведении трудоемких земельных работ и тщательного выравнивания площадки.
4. Большая несущая способность. Одна свая способна выдерживать более 5 тонн.
5. Долговечность. Срок эксплуатации составляет более 100 лет.

При выборе типа фундамента надо учитывать и имеющиеся недостатки:

1. Необходимость специальной техники для бурения или погружения свай. Аренда ее обходится достаточно дорого, что повышает значительно общую стоимость строительства.
2. Существенная зависимость от качества используемых свай. Надежный фундамент получится только из высококачественных изделий, что «съедает» экономию на материалах.
3. Необходимость полноценных геологических изысканий, позволяющих правильно оценить заглубление и проведение необходимых расчетов.
4. Сложности с обустройством подвала и цокольного этажа.
5. При использовании забивной технологии – ограничения по расстоянию до ближайших строений, т.к. использование даже облегченного молота вызывает сильное сотрясение грунта.

[stextbox id=’warning’]Советуем почитать: СНиПы и нормы на строительство частного дома[/stextbox]

Наличие указанных недостатков существенно ограничивает применение свайного фундамента. Для больших сооружений он обустраивается по необходимости из-за наличия сложного грунта. В то же время, мелкозаглубленный вариант, когда сваи можно установить вручную, активно используется для небольших построек – бани, гаражи, хозяйственные строения.

Конструктивные особенности

Существует несколько разновидностей свайного фундамента, которые конструктивно отличаются друг от друга.

По виду сваи и способу ее монтажа:

1. Свайно-винтовой фундамент. Используются сваи с винтовым элементом на конце. Они могут вкручиваться в грунт. При небольшом заглублении монтаж можно произвести вручную. Для значительных заглублений требуется специальная техника.
2. Забивные сваи. Они могут изготавливаться из металла, железобетона или дерева. Заглубляются они с помощью устройства, оснащенного специальным молотом. В частном строительстве допускается использование только молота легкого типа.
3. Набивные сваи. Это пустотелые, трубчатые элементы, которые вдавливаются в грунт. После погружения на нужную глубину они заливаются бетоном.
4. Разновидность предыдущего варианта – пустотелые сваи, заглубляемые с помощью вибропогружателя.
5. Буронабивные сваи. Для них бурится скважина нужной глубины и диаметра. В нее плотно вбивается труба, играющая роль обсадной колонны. Далее, в нее устанавливается арматура и заливается бетон. Труба в этом случае, скорее, является несъемной опалубкой, чем несущим элементом, а потому может изготавливаться даже из пластика.

По наличию верхней связи. Практически всегда используется свайно-ростверковый тип, позволяющий равномерно загрузить все опоры.

В таком фундаменте выделяется 2 варианта:

1. Рамочный ростверк. Прочная рама устанавливается по всему периметру сооружения. Она может изготавливаться из деревянных, металлических или железобетонных балок. В последнем случае ее можно изготовить своими руками путем заливки бетона в опалубку с установкой армирующего каркаса.
2. Монолитный ростверк. Под всей площадью дома устанавливается железобетонная плита. Она может выполняться из готового ЖБИ или заливаться вручную. Такой ростверк одновременно может играть роль напольного перекрытия (бетонной стяжки).

Выбор типа свайного фундамента осуществляется с учетом конкретных условий – реальных нагрузок, структуры грунта, рельефа местности. Кроме того, немаловажное значение имеет возможность монтажа своими руками, причем с минимальным использованием специальной техники.

Особенности расположения и изготовления свай

По материалу свай выделяются такие разновидности:

1. Деревянные сваи. Они используются редко из-за пониженной прочности и долговечности. Иногда их можно устанавливать под легкие постройки. Применяется древесина дуба, лиственницы, сосны.
2. Стальные сваи. Наиболее привлекательны специальные готовые изделия, особенно винтовые сваи. Можно использовать и другой металлический профиль – трубы, швеллер, рельсы.
3. Железобетонные сваи. В частном строительстве они находят наиболее широкое применение из-за доступной цены на готовые изделия и возможности сделать своими руками. Чаще всего, применяются квадратные сваи, армированные стальной арматурой. Нижний конец их заостряется для упрощения погружения в грунт. Для изготовления применяется бетон с повышенной водонепроницаемостью и морозостойкостью классом не ниже W и F150 соответственно.

Расположение опор в фундаментной системе может быть различным:

1. Одиночные сваи. Для небольших построек опоры устанавливаются только в наиболее нагруженных местах – углы сооружения и примыкание внутренней стены.
2. Рядовое расположение. Сваи размещаются по всему периметру дома на определенном расстоянии друг от друга (шаг – 1,5-3 м).
3. Поле. Опоры размещаются равномерно по всей площади дома. Такая система предназначена для монтажа плиточного, монолитного ростверка.

Наполненные сваи различаются по способу заполнения раствором и его составу. Наиболее распространенный буронабивной вариант предусматривает использование стандартного бетона марки не ниже М300 жидкой консистенции.

Полые сваи могут заполняться с помощью специального оборудования, т.е. буроинъекционным способом, когда раствор подается под давлением. Наконец, иногда применяется экономичный грунтоцементный раствор, представляющий собой смесь грунта и цемента.

Принципы расчета свайного фундамента

Самостоятельно проводится упрощенный расчет, который сводится к определению их количества и размеров. Для свайно-винтового фундамента применяется следующая методика.

Диаметр сваи

Можно использовать практические рекомендации:

• сваи 57 мм. Их можно применять только для заборов и ограждений;
• сваи 76 мм могут выдерживать нагрузку 3 тонны, что достаточно для облегченных строений;
• сваи 89 мм с несущей способностью до 5 тонн. Они способны удерживать одноэтажные каркасные дома и хозяйственные постройки умеренного веса;
• сваи 108 мм способны нести нагрузку до 7 тонн. Их можно применять для одно- и двухэтажных деревянных, кирпичных и блочных сооружений.

Высота (длина) сваи

В расчетах учитываются следующие параметры:

1. Плотность почвы. Заглубление сваи должно достигать плотного слоя грунта, что определяется по результатам геологических изысканий. Если они не проводились, то бурится скважина глубиной порядка 1 м. Если в процессе ее бурения достигаются плотные слои, то выбирается стандартная винтовая свая длиной 2,5 м. При более глубоком их расположении скважину придется бурить до их достижения и практическим путем определить необходимое заглубление.
2. Рельеф участка. Обязательно учитывается уклон площадки, т.е. перепад высот. Этот параметр определяется с помощью нивелира или строительного уровня и рулетка. В самой высокой точке устанавливается стандартная свая 2,5 м. Далее, к этой длине добавляется фактическая разница в высоте грунта. При перепаде более 50 см дополнительно создается запас по длине сваи порядка 0,5 м.

[stextbox id=’warning’]Еще по теме: Что такое вертикальная планировка участка?[/stextbox]

Количество опор

Оно зависит от размеров и веса сооружения. При выборе шага установки свай можно использовать такие рекомендации:

• деревянные и каркасно-щитовые строения – шаг до 3 м;
• стены из пеноблоков (шлакоблоков) – до 2 м;
• заборы и ограды облегченного типа – 3,3-3,6 м.

Общее количество свай определяется по плану сооружения. Обязательно устанавливаются они по углам и в месте примыкания внутренних стен. Затем по всему периметру равномерно намечаются точки монтажа опор с нужным шагом.

В месте установки печи или камина следует запланировать установку сразу 2-х свай. Отдельно размечаются опоры для пристроек, крыльца.

Расчет буронабивных свай имеет определенную специфику. Для них необходимо рассчитать несущую способность по формуле Р = 0,7RxF+0,8Uxfxl, где:

• R – сопротивление грунта (берется по таблице);
• F – площадь свайной опоры;
• U – периметр сваи;
• f – сопротивление грунта по боковой поверхности (табличный параметр);
• l – высота несущего слоя.

В частном строительстве чаще всего применяются сваи этого типа (буронабивные) диаметром 22-26 см. Размещаются они с шагом 2,1-2,6 м.

Как рассчитать свайно-ростверковый фундамент?

При расчете свайно-ростверкового фундамента, помимо самих свай, требуется определить основные параметры ростверка. Полный расчет достаточно сложен и проводится специалистами. При изготовлении ростверка ленточного типа из бетона пользуются практическими рекомендациями: высота – более 30 см, ширина – минимум 38 см.

Важный элемент – армирующий пояс из продольных и поперечных стальных арматур диаметром 12-14 мм. Крайние элементы должны находиться под слоем бетона толщиной не менее 2 см.

[stextbox id=’warning’]Калькулятор онлайн: Быстрый и правильный подсчет размеров, потребности арматуры и бетона[/stextbox]

Технология поэтапного строительства

Наиболее часто в частном строительстве используются буронабивные сваи, а потому стоит остановиться на них подробнее. Устройство такого фундамента включает такие этапы:

1. Расчистка и разметка площадки. Прежде всего, участок под строительство освобождается от мусора и растительности, пни выкорчевываются. Желательно снять плодородный слой почвы, а вместо нее засыпать песчаник. Далее производится разметка в соответствии с планом. Вбиваются колья по углам, а между ними натягивается шнур, ограничивающий периметр фундамента. Ориентируясь по нему, устанавливаются колья в местах монтажа опор.
2. Бурение скважин. В зависимости от необходимой глубины привлекается специальная техника или используется ручной инструмент. Для частного дома, как правило, применяется садовый бур, мотобур или самодельные приспособления. Диаметр скважины должен быть немного меньше сваи. В процессе бурения с помощью отвеса контролируется вертикальность скважины.
3. Установка сваи. В пробуренную скважину плотно осаживается труба для сваи. Она должна располагаться строго вертикально.
4. Армирование. Каркас армировки собирается на поверхности земли. Он состоит из 4-8 вертикальных стержней и поперечных связей, закрепляемых с шагом 40-60 см. Готовый каркас опускается внутрь трубы строго по центру так, чтобы они не арматура не касалась ее стенки (на крайние стержни одеваем пластмассовые фиксаторы). Сверху обеспечивается вылет вертикальных стержней на 20-30 см.
5. Бетонирование. Используется бетон марки В12,5 или В17 (не ниже М300). Консистенция раствора должна позволять заполнить всю полость трубы. По мере заливки с помощью длинных прутьев производится уплотнение массы.
6. Устройство ростверка. Если он собирается из готовых железобетонных балок, то они устанавливаются на выведенные опоры, а их арматура сваривается с армирующими стержнями сваи. Строго контролируется горизонтальность установки с помощью строительного уровня. При самостоятельном изготовлении ленточного ростверка устанавливается деревянная опалубка. В ней монтируется армирующий пояс из стальных стержней диаметром 12-14 мм, увязанных в поперечном и вертикальном направлении с шагом 45-60 см.
7. Для дальнейшего строительства дома необходимо установить закладочные элементы. Они представляют собой металлические пластины, к которым с помощью анкеров может крепиться цокольная часть стены. Далее производится заливка бетоном марки М400 или М500. Поверхность ростверка тщательно выравнивается.

При изготовлении фундамента своими руками потребуется следующий инструмент: лопата для расчистки территории, бурильное оборудование (мотобур, садовый бур или другие специальные устройства ручного типа), лом для направления сваи, кувалда (молот) для осаживания трубы в скважину, болгарка для резки трубы и арматуры, ножовка по металлу, плоскогубцы для вязки арматуры, ножовка и молоток для монтажа опалубки, мастерок и правило для выравнивания бетонной поверхности.

Для контроля работ и проведения нужных измерений следует приготовить строительный уровень, отвес, рулетку, металлическую линейку. Желательно иметь нивелир.

[stextbox id=’warning’]Советуем почитать: Для чего нужен нивелир на строительной площадке?[/stextbox]

Полезные видео

Специфика устройства свайных фундаментов, отличие от других типов, варианты устройства:
[yvideo number=»FITGBPgt2Nw»]
Советы специалистов по выбору и установке фундамента за одни день:
[yvideo number=»HKhYjKOPqM8″]
Реальный пример применения свайно-винтового фундамента под частный дом, смотрим:
[yvideo number=»VlNqLlFuzIE»]
Свайный фундамент в ряде случаев становится единственным вариантом для обеспечения надежного основания для частной постройки. Он необходим при строительстве на нестабильных, пучинистых и сильно увлажненных грунтах.

Для возведения его лучше использовать специальную технику, но при строительстве небольшого частного, например загородного дома можно обойтись и ручным трудом. Наиболее подходящие варианты – винтовые или буронабивные сваи.