Устройство монолитной плиты на винтовых сваях

• О винтовых сваях подробно
  • Особенности свайно подобного фундамента
  • Устройство свайного фундамента
  • Фундамент на сваях с ростверком плитой

При строительстве небольшого частного дома на проблемных основаниях трудность состоит в выборе подходящего типа фундамента. На таких грунтах возможно применение винтовых сваях и такой конструкции, как «плавающая» плита.

Схема видов фундамента на винтовых сваях.

К свайно подобным конструкциям можно отнести и столбиковые фундаменты.

О винтовых сваях подробно

Промышленность освоила выпуск винтовых свай двух видов. В одном варианте подобие винтовой резьбы в конце сваи создают путем приваривания листового металла, в другом – сваи отливаются в специальных формах, винт создается как единое целое. Такие винты намного прочнее и практически не имеют эксплуатационных ограничений.

Эти изделия имеют антикоррозионное покрытие, не уступающее покрытиям, применяемым для подводных частей кораблей. Сваи с приваренными винтами в основном используют в частном домостроении.

На изображении 1 показаны такие сваи. Отверстие в верхней части ствола используют для создания рычага вращения. При необходимости ствол можно удлинить путем сваривания с трубой равного диаметра, но обязательно через усиление с внутренней стороны. При этом нижнюю трубу необходимо обрезать ниже отверстия примерно на 20 см. Сварочный шов хорошо зачищают и покрывают защитным слоем.

Схема устройства фундамента на винтовых сваях.

На изображении 2 показана свая с готовым оголовком для ростверка. Для ее вращения придется создать несложную конструкцию, которую закрепляют болтами на оголовке.

Проходя в плотном грунте, свая его не разрушает, а еще сильнее уплотняет. Это значит, что сопротивляемость грунта внешним нагрузкам за счет сил трения возрастает, что особенно важно для висячих свай, которые не достигают плотного грунта. Такие стержни воспринимают нагрузку от здания только за счет сил трения между стволом и уплотненным грунтом. Желательно, чтобы таких свай не было.

По надежности и долговечности фундаменты на винтовых сваях не уступают другим типам фундаментов, а по некоторым показателям и превосходят многие из них. Вот вполне очевидные преимущества винтовых свай:

Особенности свайно подобного фундамента

Схема свайно-ленточного фундамента.

Для домов из дерева или пеноблока (если вес строения небольшой) применяют сваи диаметром 108 мм, для более тяжелых строений – сваи диаметром 133 мм. Диаметр винтовой лопасти в 1,25 раз больше. Несущая способность составляет в среднем 6,5 т (для d=108 мм) и 9,5 т (для d=133 мм). Эти нагрузки соответствуют глубине вворачивания в тугопластичные грунты на глубину 1,7-1,8 м. Такими грунтами могут быть глины и суглинки.

Сваи можно подобрать практически для любой глубины. Вот существующие размеры винтовых свай в см: 165, 180, 200, 250, 300 и далее через 50 см до 11 м. Вворачивание производят по часовой стрелке до упора (или до деформации отверстия для рычага).

Чтобы заранее определиться с длиной, целесообразно выполнить контрольное бурение в нескольких местах вблизи периметра фундамента и для исключения висячих свай, возможно, придется приобретать их разной длины. В любом случае глубина вворачивания должна превышать глубину промерзания грунта примерно на 20 см.

Количество опор определяют по несущей способности основания и весу сооружения (при этом нагрузка от опор, как фундаментная, не учитывается). Проверяют выполнение условия, при котором несущая способность грунта выдерживает нагрузку от сооружения.

Схема установки винтовых свай с подвижным кожухом.

Для забивных свайно подобных конструкций это условие определяется неравенством

Q ? Qu, (1),

где Q – нагрузка от всего сооружения, передаваемая на грунт сваями (кг); ростверк обязательно учитывается как фундаментная нагрузка; Qu – противодействующая сила основания (кг).

Для определения Qu необходимо знать несущую способность основания (грунта) и площадь поперечного сечения опоры. Например, плотная сухая глина имеет несущую способность [?]=6 кг/см2. Такая же глина, но влажная имеет [?]=4 кг/см2. Такой же грунт, но средней плотности имеет [?]=2,5 кг/см2 (сухой) и [?]=1 кг/см2 (влажный). Для того чтобы понять о чем идет речь, сделаем расчет.

Пусть поперечное сечение забивной сваи равно Sсв=20?20=400 см2. Тогда нагрузка, которую выдержит грунт (плотная сухая глина) под сваей будет равна

Qu=[?]? Sсв=6?400=2400 кг=2,4 т.

Если вес строения Q=50 т, то, предполагая, что он будет распределен равномерно, потребуется 21 опора. В отличие от ленточного свайный фундамент не всегда передает нагрузку на основание равномерно.

Намного сложнее учесть несущую способность грунта для винтовой сваи, так как для нее необходимо учитывать и сопротивление сил трения [?].

Устройство свайного фундамента

Схема устройства свайного фундамента.

Отдельная свая (только не винтовая) может быть фундаментом колонны. Множество свай под сооружением необходимо объединять либо балками, либо сплошной плитой. Такие объединяющие элементы называют ростверком. Его расположение относительно грунта дано на изображении 3.

Ростверк можно разместить в грунте, на грунте (низкое размещение) или на некоторой высоте над грунтом (высокое размещение). При низком размещении необходимо вначале распланировать территории, а для размещения оголовка в грунте, еще и вырыть соответствующей глубины траншею. Для высокого размещения достаточно только удалить верхний плодородный слой, а горизонтальную плоскость определять относительно самой высокой точки на строительной площадке.

После вворачивания всех свай их обрезают на заданной высоте с использованием шлангового уровня, и внутрь ствола заливают бетон класса не ниже В25. Обрезать необходимо так, чтобы были удалены отверстия, через которые происходило их вворачивание. Выполнение этого условия необходимо предусмотреть еще при расчете требуемой длины свай с учетом глубины их вворачивания.

Если свая уже имеет готовый оголовок, как на изображении 2, то выставить уровень придется в два приема. Это обусловлено тем, что вращать сваю по часовой стрелке (извлекать) для регулировки высоты ни в коем случае нельзя. Поэтому вначале требуемый уровень немного завышают, а уже потом, определив самую низкую сваю, вращая только по часовой стрелке, по уровню выставляют все остальные. После этого заливают бетоном. В сваи закладывают арматуру для связи с ростверком.

Если ростверк изготавливают в виде балок, то их можно применять при любом размещении винтовых свай. Балки могут быть деревянными, металлическими или монолитными железобетонными. Балки устанавливают по периметру и по сваям, ввернутым под несущие внутренние перегородки. Их армирование необходимо усиливать: в нижней части балок между сваями и в верхней части, над сваями. Ростверк-плита подойдет и для высоко размещенных свай. Такая плита может быть размешена и на уровне грунта. В этом варианте балки будут своеобразными опалубками для заливки плиты.

Фундамент на сваях с ростверком плитой

Ростверк-плита расположенный непосредственно на грунте по устройству это аналог плитного фундамента, который строят на слабых грунтах. Такой плитный вариант иногда справедливо называют плавающим: плита имеет хорошее армирование и настолько жесткая, что она не разрушается от неравномерных осадок грунта, а колеблется вместе с ним. Тем более осадка грунта не оказывает никакого влияния на плитный массив, так как армирование исключает смещения между грунтом и постройкой, и, следовательно, не возникает трещин в конструкции сооружения.

Но плитный ростверк на сваях никак плавающим не назовешь. Наоборот, его конструкция жестко связана со сваями, и еще неизвестно, не будет ли она разрушаться, если на какую-либо сваю подействуют выталкивающие силы. В этом случае никакое армирование не поможет. Преимуществом такого ростверка является использование поверхности грунта в качестве опалубки.

Правильно рассчитанное армирование монолитного фундамента позволяет выдерживать нагрузки многоэтажных построек даже на слабых, влажных грунтах, на участках с высоким уровнем залегания грунтовых вод. Чтобы неравномерность промерзания грунта, в результате которой разница в оседании грунта может достигать 10 см, не сказывалась на плите, ее необходимо армировать высококачественной арматурой.

На изображении 4 представлен вариант такой плиты, находящейся в процессе изготовления. Так же будет выглядеть монолитная конструкция ростверка, но ее толщина будет значительно меньше. Для ростверка достаточно толщины 15 см и армирования металлическими прутьями с диаметром от 10 до 16 мм. Перед заливкой бетона необходимо проложить слой песка и гравия.

Обычно высокий ростверк делают на расстоянии 10-15 см от земли. На изображении 5 показан ростверк, выполненный на высоко стоящих сваях. Для них придется делать специальную опалубку снизу. С боков опалубкой являются железобетонные балки, то есть обычные ростверки, выполняемые по периметру и под несущими внутренними перегородками.

Ростверк, изготавливаемый в виде плиты, не исключает монтажа обычной монолитной плиты по периметру сооружения и по сваям под несущими внутренними перемычками. Эта балка необходима: без нее возводить стены нельзя. Поэтому монолитная плита заменяет обычные плиты перекрытия, установка которых усложняется по причине отсутствия достаточного места на ростверке после установки на нем стен.