Для жилых и промышленных зданий используются различные типы фундаментов, но особого внимания заслуживают свайно-ростверковый фундамент. Их обычно выбирают там, где рельеф местности неровный, а почва пучинистая и слабая. Этот тип фундамента также подходит для строительных площадок в районах вечной мерзлоты.
Свайно-ростверковый фундамент и его технические характеристики
Свайные фундаменты – это железобетонные, деревянные или стальные фундаменты, все элементы которых соединены в единую конструкцию. По конструкции они могут быть цельными (плитные фундаменты) или выстроенным с помощью висячей ростверки Подвесные фундаменты характеризуются наличием зазора между поверхностью грунта и ростверком, который должен быть дополнительно утеплен и покрыт гидроизоляцией. Цельные фундаменты состоят из бетонного каркаса и сваями различной длины. Сваи используются при строительстве фундаментов и заглубляются в землю между несущим слоем и нижним уровнем промерзания, что помогает распределению нагрузки от здания на сваи. Поэтому свайно-ростверковый фундамент часто строятся как сборные фундаменты с использованием швеллеров и балок. Все опоры таких конструкций связываются и закрепляются с помощью специальных лент и бетона.
В зависимости от того, какой тип фундамента заложен (деревянный, металлический, бетонный или железобетонный), фундаменты зданий приобретают различные технические характеристики. Согласно нормам СНиП, разрешается возводить конструкции с низкими и высокими ростверками, которые находятся выше уровня земли. Фундаменты обычно имеют большое сечение. Фундаменты обычно изготавливаются из металлических труб или бетона большого сечения. Однако изготовить ростверк из бетона гораздо сложнее, так как точное положение необходимо вычислять на местности.
Главной особенностью фундамента считается то, что ростверки, входящие в его устройство, отлично выдерживают неравномерные нагрузки, обеспечивая основанию жесткое сопряжение. Ростверки перераспределяют нагрузку, в результате чего на сваи передается уже «выровненный» вес здания, и постройка защищается от образования трещин в стенах.
В отличие от других типов фундаментов, свайно-ростверковый фундамент полностью распределяет несущую способность здания на грунт, поэтому выбор этого варианта гарантирует, что новое здание будет надежно функционировать в течение многих лет и будет защищено от сейсмической активности, а также от резких перепадов температур. Такие конструкции широко используются как в общественных, так и в частных зданиях. Они особенно подходят для участков вечной мерзлоты и в труднодоступных местах.
Они также подходят для строительства кирпичных домов, каркасных сооружений и газосиликатных блоков в плотных, богатых грунтовыми водами или неустойчивых почвах с зыбучими песками.
Преимущества свайно-ростверкового фундамента
Свайно-ростверковый фундамент компенсирует все неровности и устраняет перепады высот за счет установки свай разной высоты, благодаря чему пол можно укладывать непосредственно на грунт без выравнивания поверхности или глубокой ленточной заливки. Такие фундаменты можно использовать и для строительства зданий весом более 350 тонн. В этом случае, однако, требуется заложить более высокий коэффициент прочности. Вместо обычного коэффициента 1,2 необходимо применять коэффициент прочности 1,4.
Свайно-ростверковый фундамент представляют собой единую систему, состоящую из ростверка и опор.
Свайно-ростверковый фундамент имеет ряд преимуществ, поскольку железобетонная конструкция фундамента обеспечивает надежную поддержку здания.
Он может быть установлен без значительных затрат, так как земляные работы сводятся к минимуму.
Высокая несущая способность позволяет возводить многоэтажные здания с тяжелыми строительными материалами в отделке.
Расширенный охват строительства. По сравнению с другими видами фундаментов застройки территорий можно выполнять на любых типах грунта, которые не подходят для закладки традиционных оснований. Трудная геометрия ландшафта, косогоры и склоны не являются преградой для работ.
Возможность формирования набивных свай отдельно от ростверка. Благодаря этой возможности достигается значительная экономия бетонной смеси. Кроме того, можно использовать как готовые, так и самостоятельно приготовленные растворы.
Сваи можно устанавливать там, где проходят кабельные линии или подземные трубопроводы.
Высокая прочность. Монолитная связка ростверка и опор защищает конструкцию от усадки грунта, поэтому строение при эксплуатации не ломается и не деформируется.
Свайно-ростверковый фундамент прост в установке, так как не требуют земляных работ.
Хорошая теплоизоляция. Пространство между землей и основанием благодаря повышенному обустройству ростверка не пропускает холодные потоки воздуха – это сокращает тепловые потери и делает здание теплым.
Свайная конструкция на высоте 2 м от поверхности земли защищает здание от затопления.
При минимальных строительных навыках такой фундамент может быть построено вручную, без помощи мастеров или строительной техники.
Вышеперечисленные преимущества актуальны только в том случае, если фундамент установлен с соблюдением всех строительных технологий и здание используется в соответствии с рассчитанными для него нагрузками.
Недостатки свайно-ростверкового фундамента
Здание нельзя строить на скалистых почвах. Твердые минеральные породы делают невозможным установку свай.
Для зданий, планируемых к строительству в районах с низкими температурами и суровым климатом, следует предусмотреть дополнительные меры по укладке высококачественной теплоизоляции.
Самостоятельно рассчитать несущие способности опор достаточно сложно. В случае небольших неточностей возможны перекосы фундамента, что приведет к изменению общей геометрии строения.
Несмотря на свои недостатки, свайно-ростверковый фундамент хорошо зарекомендовал себя у строителей и получил только положительные отзывы от домовладельцев.
Виды фундаментов
Столбы, используемые при строительстве свайно-ростверкова фундамента, подбираются в зависимости от нагрузки здания, типа грунта и климатических условий. Поэтому существует несколько типов фундаментов, в зависимости от характеристик свай и способа установки.
Винтовой. Изготавливаются из полых металлических труб с открытыми концами. Работы выполняются вручную или с помощью специальной техники. Чтобы сделать конструкцию на винтовой опоре прочной и защитить трубы от окисления, их полую часть заполняют раствором.
Буронабивной.Формируется на земельном участке путем заливки бетона в ранее подготовленную армированную скважину, расположенную на забивных сваях. Набивной фундамент обладает высокой прочностью
Железобетонный. Монтаж осуществляется при помощи готовых железобетонных опор, устроенных в скважину.
Забивной. Как правило, такие основания выбирают для строительства крупных объектов. Опоры забиваются при помощи специальной техники, после чего заливается бетонный раствор.
.
Фундаменты также имеют различную глубину заложения ростверка и могут быть:
заглубленными
наземными
поднятыми на высоту 30-40 см над землей.
Заглубленные ростверк обычно используются при установке свай, предназначенных для тяжелых конструкций, таких как газобетон или кирпич. В этом случае их можно дополнительно обвязать плитой, и фундамент может выполнять функцию цокольного этажа здания.Для деревянных зданий идеально подходит поднятый ростверк. При этом можно сэкономить строительные материалы, а приподнятое здание будет защищено от пучения почвы.
Проектирование и расчеты
Важным шагом перед строительством фундамента является точный расчет конструкции фундамента. Для этого составляются чертежи и планы здания. Затем рисуется план местности и схема того, как будут вбиты сваи, с учетом пересечения с перегородками и расположения углов. Ширина между сваями должна быть не менее 3 м. Если расстояние до края превышает 3 м, необходимо установить дополнительные сваи. Кроме того, необходимо рассчитать площадь свай. Для этого сначала определяется количество свай, а затем выбирается минимальная высота и толщина.
Для правильных расчетов необходимо также знать и некоторые другие показатели:
массу будущего здания – подсчитать необходимо не только все отделочные материалы, но и примерный вес внутренней «начинки»;
опорную площадь – с помощью известного веса конструкции и коэффициента надежности легко определяется нагрузка на опоры;
размеры и площадь сечения свай – благодаря известному количеству опор их число можно умножить на выбранную площадь и получить нужное значение.
Все результаты нужно сравнить с ранее определенной опорной площадью. В некоторых случаях приходится уменьшать или увеличивать площадь опор, так как их несущая способность будет зависеть от диаметра и типа грунта.
Этап строительства
Свайно-ростверковый фундамент – это сложная конструкция, но её вполне реально изготовить собственными руками.
Чтобы такое основание надежно прослужило, во время работ должна использоваться специальная технология ТИСЭ и пошаговая инструкция установки.
Возведение свайно-ростверкового фундамента предусматривает выполнение следующих работ:
расчет основания и создание проекта;
подготовка и разметка строительного участка;
бурение скважин и рытье траншей;
формирование опалубки;
армирование;
заливка бетонным раствором и жесткая заделка швов.
Каждый из вышеперечисленных пунктов является важным, поэтому на каждом этапе строительства необходимо проводить контроль качества, так как малейшая ошибка или неточность может негативно сказаться на эксплуатации здания.
Перед началом строительства необходимо тщательно подготовить рабочую площадку. Для этого сначала необходимо убрать механические препятствия в виде камней, корней и деревьев. Далее следует хорошо выровнять землю и снять плодородный слой. После этого наносят разметки, указывающие месторасположение свай. Работу выполняют с помощью шнура и деревянных кольев.
Разметки нужно установить строго по диагоналям.Шнуры натягиваются для отметок внутренней и внешней поверхности стен. Если будет допущена неточность, то получатся отклонения от проекта, и фундамент при эксплуатации может искривиться.
В том случае, когда на участке наблюдаются небольшие перепады высот, разметку выполнить легко. Для территорий со сложным рельефом потребуется помощь опытных мастеров. Особое внимание нужно уделять также углам здания – они должны составлять угол 90 градусов.
Рытье траншей
После того как определены границы фундамента, можно приступать к земляным работам. Вначале под ростверк роют траншею, затем сверлят лунки, в которые позже установятся сваи. Работы, как правило, осуществляются с помощью такого ручного инструмента, как лом, лопата и бур. Если позволяют финансовые возможности, то можно заказать специализированную технику.
В зависимости от назначения будущей постройки и типа почвы выбирают оптимальную ширину ростверка. Для хозяйственных объектов допустимым показателем считается 0,25 м, для подвижных – 0,5 м, а для жилых домов эта цифра возрастает до 0,8 м. Что же касается глубины, то ростверк может залегать на 0,7 м.
Выкопанную траншею проверяют лазерным уровнем, чтобы убедиться, что дно и стенки ровные. Затем на дно траншеи укладывается песчаная подушка, причем песок должен быть крупнозернистым. После укладки поверхность увлажняется водой и тщательно утрамбовывается. Песчаная подушка должна быть не менее 0,2 м.
Следующим этапом земляных работ станет подготовка отверстий под вертикальные сваи: лунки сверлятся глубиной 0,2-0,3 м. Затем в готовые ямы устанавливают трубы, которые будут играть роль опалубки, и дно застилают гидроизоляционным материалом – это защитит конструкцию от влаги.
Установка ростверка
Еще одной важной задачей является монтаж ростверка. Для этой задачи почти всегда выбирают металлические элементы, которые можно легко приварить к торцу сваи. Чтобы нагрузка передавалась равномерно, конструкция должна располагаться строго горизонтально.
В том случае, если устройство фундамента по проекту предусматривает использование железобетонного низкого ростверка, то дополнительно выполняют подсыпку из щебня средней фракции. Щебень насыпают в несколько слоев по 5 см и хорошо уплотняют.
На подготовленное основание ставится опалубка. Ширина ее ленты должна превышать ширину стен, а высоту насчитывают в соответствии с показателями цоколя. Монтаж упоров и сборка щитов во многом напоминает технологию работ для ленточного фундамента.
Что же касается армирования, то в большинстве случаев аналогично строительству ленты изготавливается снизу и сверху два пояса из ребристой арматуры. Их перевязывают между собой сваями. Концы арматуры, выходящие из свай, загибают: один ряд привязывают к верхнему поясу, а другой – к нижнему.
Выпуски арматуры не должны быть менее 50 мм от диаметров прутьев. Например, если применять арматуру с сечением 12 мм, то ее рекомендуется загнуть на 60 мм.
Укладка закладных деталей
После завершения всех каркасных работ необходимо продумать размещение коммуникационной системы. Необходимо проложить каналы и трубы для канализации, электричества, водоснабжения и отопления. Также не забудьте проложить трубы для инженерных коммуникаций и вентиляционных выходов. Если этот этап не выполнить, то после строительства для монтажных работ придется долбить бетон, что может нарушить его целостность и повредить зданию.
Заливка раствора
Завершающим этапом строительства фундамента является заливка бетонного раствора. Для бетонирования обычно используют цемент М300, щебень и песок, приготовленный в соотношении 1:5:3. При этом раствор не только заливается, но и вибрируется. Таким образом, поверхность получается прочной и однородной.
Сначала бетоном заливают отверстия под сваи, а затем саму опалубку. Рабочий процесс желательно проводить в один заход. Поэтапная заливка бетона может привести к образованию неровностей и пузырей. Оптимальная температура для заливки +20°C. При такой температуре опалубку можно снимать через 4 дня. За это время бетон затвердевает и будет готов к последующему строительству.
Иногда бетон заливают при температуре ниже +10°C, в этом случае необходимо подождать не менее двух недель для полного высыхания опалубки. В зимние месяцы бетон необходимо дополнительно обогревать и утеплять.
Полезные советы.
Если строительные работы выполняются начинающими мастерами, им следует учесть некоторые рекомендации опытных специалистов.
Начинать установку следует с расчетов. Для этого определяется тип грунта и глубина заложения ростверка. При недостаточной глубине закладки опоры здание может дать усадку и трещины, после чего даже разрушиться.
Огромную роль играет исследование почвы, от которого зависит несущая способность конструкции. Самыми большими показателями обладают скальные породы и каменистые грунты. Если неправильно определить состав почвы, то это приведет к ошибкам в расчетах нагрузки конструкции, в результате чего она погрузится в землю.
Между сваями и ростверком должна быть хорошая связь, так как под воздействием давления почвы неустойчивая конструкция может разрушиться.
В независимости от вида фундамента на глубину промерзания следует обязательно укладывать песчаную подушку – особенно это касается эксплуатации основания в зимний период. Мерзлый грунт может расширяться и вызывать разрывы ростверка.
Если на участке строительства преобладает достаточно плотный грунт, то ростверк строения, у которого не будет подвального помещения, может располагаться над поверхностью почвы на 10-15 см, сваи в таких случаях устанавливают в один или несколько рядов под вдоль каждой стены. На почвах с непучинистыми грунтами целесообразно выполнять устройство подушки из керамзита. Ее устраивают под ростверками, под наружными стенами. Толщина данного слоя составляет около 30 см. Возможно вместо шлака использовать песок крупных фракций, но толщина слоя должна быть больше и составлять 50 см.
Ростверк не должен соприкасаться с поверхностью земли или быть заглубленным в нее. Необходимо по всему периметру участка снять небольшой слой почвы, потом установить опалубку, засыпать песок и залить бетон.
Следует точно рассчитывать шаг между сваями. Этот показатель определяется в соответствии с нагрузкой на фундамент, диаметром и количеством арматуры.
Во время проведения армирования стоит предусмотреть нужное количество вентиляционных продухов. Все внутренние отсеки нужно соединить с выходами на улицу.
Огромную роль в устройстве основания играет утепление и гидроизоляция. Их следует уложить до того, как залить фундамент бетоном.
Дно котлована или траншеи необходимо делать утрамбованным и не разрыхленным. Нельзя допускать, чтобы на основание осыпалась земля со стенок. Кроме этого, от траншеи или котлована должны отходить осадочные воды, иначе дно намокнет и будет непригодным для заливки раствором. Недопустимо также в траншеях наличие излишней крутизны откосов.
Слабый грунт требует усиления сваями и хорошей засыпки.
Песок, который используется для засыпки воздушной подушки, следует обязательно увлажнять и распределять подушку под контур в обрез под углом 45 градусов.
Опалубку необходимо надежно закрепить, так как при заливке бетоном она может не выдержать нагрузку и разрушиться. Не допускается отклонение опалубки от вертикали больше, чем на 5 мм.
Высота фундамента делается с небольшим запасом на 5-7 см от высоты, указанной в проекте.
Во время армирования каркаса рекомендуется использовать стержни с суммарной площадью сечения не менее 0,1% от площади бетонного элемента. При этом лучше всего выбирать гладкую арматуру, не имеющую следов ржавчины, грязи и краски.
Нежелательно крепить арматуру с помощи сварки – это может нарушить ее прочность в местах соединения.
Марку бетона для заливки стоит выбирать в зависимости от конструкции основания и климатических условий региона.
