На какую глубину бурить сваи под фундамент?

Конструктивно буронабивной фундамент представляет собой совокупность свай, изготовленных методом бурения скважин с их армированием и последующей заливкой бетонной смесью (о том, как правильно залить фундамент под дом).

Диаметр скважин определяется расчетным путем. Опыт показывает, что этот параметр варьируется в диапазоне 150-400 мм. В зависимости от назначения постройки и ее типа подготовленные сваи связывают ростверком или возводят стены непосредственно на них.

Схема устройства буронабивного фундамента:

Что такое свайно-ростверковый фундамент?

Свайно-ростверковый фундамент — это опорная конструкция, состоящая из системы вертикальных опор (свай), входящих в жесткий контакт с плотными слоями грунта (глинистыми, крупнообломочными или скальными), и наружного пояса обвязки, несущего стены дома и передающего нагрузку на сваи.

Все вопросы и методики строительства свайно-ростверковых оснований регулируются СНиП 2.02.03-85. Существуют разные варианты конструкции, в которых используются те или иные виды свай, размеры и материал ростверка.

Сочетания этих элементов дают возможность получить наиболее подходящую конструкцию фундамента, обладающую оптимальным набором параметров для заданных условий.

С монолитным ростверком

Свайный фундамент с монолитным ростверком представляет собой систему свай, погруженных в грунт на необходимую глубину.

На верхней части устанавливается монолитный железобетонный ростверк, который имеет со сваями общий арматурный каркас и максимально жестко связан с ними.

Внешне ростверк выглядит как некое подобие традиционной ленты, но разница между ними в том, что лента передает нагрузку на поверхность грунта, а ростверк распределяет ее по системе вертикальных опор и, через них, на плотные слои грунта.

При этом, в большинстве случаев, габариты о общие параметры у ленты и ростверка мало отличаются и обладают практически равными возможностями. Свайно-ростверковый фундамент такого типа представляет собой максимально жесткую конструкцию, способную выдерживать все внешние нагрузки.

В частности, такое основание отлично себя зарекомендовало на проблемных грунтах, расположенных на склоне. Подобна конструкция — единственная, способная выполнять свои функции в подобных условиях.

Как сделать буронабивной фундамент с ростверком

Начинать строительство любого фундамента необходимо с проекта. Буронабивной фундамент не исключение. После расчетов у вас на руках должны быть документы с указанием количества свай, их диаметром, глубиной заложения, а также схема свайного поля, на которой показано расположение свай в привязке к участку.

Разметка фундамента и бурение скважин

Начинают монтаж с разметки и бурения скважин (ямок) для свай. Расположение свай и их диаметр, как было сказано выше, зависит от конструкции дома и от передаваемых нагрузок на фундамент. Расстановку свайного поля переносят с чертежей на участок при помощи веревки, размечая таким образом ряды и пересечения будущих стен дома. После разметки приступают к бурению скважин в размеченных местах.

Диаметр скважины делают несколько больше конечного диаметра сваи, так как в скважину будет вставлена так называемая обсадная труба, которая будет защищать стенки скважины от обрушения и в которую впоследствии зальется бетон.

Глубину скважин рассчитывают для каждой местности отдельно. Необходимо, чтобы нижняя подошва сваи обязательно находилась ниже уровня промерзания грунта. В противном случае из-за незначительной площади опоры сваи будут подвержены пучению грунта. При бурении скважин под буронабивные сваи, основание скважины делают в 2-3 раза шире диаметра скважины, создавая тем самым устойчивую подошву. Это расширение засыпают песком, щебнем и тщательно утрамбовывают, образуя подушку.

Опалубка

Далее необходимо сделать опалубку для сваи. Как правило, для этого используются обсадные трубы либо из асбесто-цемента, либо пластика, которые вставляются в пробуренную скважину до начала подошвы. Также для этих целей может использоваться обычный рубероид, свернутый в трубу.

Опалубку делают несколько выше уровня земли, тем самым поднимая цоколь здания. Из-за относительной дороговизны пластиковых труб большого диаметра при строительстве буронабивных свай, как правило, используют асбесто-цементные трубы, которые достаточно прочны и имеют хорошую геометрию. Опалубку из рубероида делать не рекомендуется. Это тонкий и хрупкий материал, который может не выдержать давления осыпавшихся стенок скважины и деформироваться, что приведет к нарушению геометрии конечной сваи и, как следствие, к ухудшению ее несущей способности.

Армирование свай

Следующий этап — армирование буронабивных свай. Армирование придает дополнительную прочность сваям и позволяет им выдерживать поперечные нагрузки со стороны грунта. Для армирования таких свай чаще всего применяют стальные прутья диаметром 10-12 мм, связанные в один арматурный каркас. Как правило, это каркас из 3-4 прутьев – использование большего количества прутьев для стандартных свай нецелесообразно.

Далее арматура опускается в скважину на специальные проставки для того, чтобы металл не соприкасался с землей после заливки, это исключит воздействие влаги и коррозию. Для дальнейшей заливки монолитного ростверка и прочного соединения его с буронабивными сваями, делаются выпуски арматуры сверху свай на 50-60 см.

Заливка свай

На этом этапе производят заливку бетона в подготовленные скважины, а затем его трамбовку подручными средствами или специальным строительным вибратором. Бетон, используемый для заливки буронабивных опор, должен соответствовать СНиП 2.03.01-84 и быть не ниже класса В12,5. Для больших тяжелых домов лучше использовать бетон В15. Заливка производится порционно для лучшего уплотнения и выгона лишнего воздуха из бетона при помощи вибратора.

Из-за сравнительно небольшого расхода бетона, заливку буронабивных свай можно производить самостоятельно, используя бетономешалку. Но гораздо проще заказать готовый бетон, который привезут на вашу строительную площадку в миксере и насосом зальют в скважины. Это будет стоить дороже, но времени и сил вы сэкономите гораздо больше.

Заливка монолитного ростверка

После заливки свай и их высыхания в течение не менее 7 дней, переходят к заливке монолитного ростверка. Для этого на залитых сваях сооружается опалубка по типу опалубки для ленточного фундамента, вяжется армирующий каркас, который связывается с арматурой, выпущенной ранее из буронабивных свай. После этого в опалубку заливают бетон.

Если монолитный ростверк располагается над поверхностью земли, то опалубка для него будет иметь вид деревянного корыта, поэтому важно продумать нижние упоры для такой опалубки, чтобы она не разрушилась под тяжестью залитого в нее бетона.

Для расчета количества бетона для монолитного ленточного ростверка можно воспользоваться калькулятором ленточного фундамента, приняв высоту ростверка за полную высоту фундамента.

Для строительства легких каркасных домов или домов из бруса на буронабивном фундаменте не обязательно делать монолитный ростверк из бетона, достаточно сделать обвязку из деревянного бруса или металлического швеллера, предварительно выровняв длину свай по одному уровню.

Соотношение между уровнем промерзания и степенью заглубления опорных элементов

Пучинистые почвы подвержены силам морозного пучения. К таким грунтам относятся глинистые породы, суглинок, пылеватые пески и т.д. За счет высокого содержания влаги земельный массив при минусовой температуре может увеличиваться в объеме до 12%.

В результате на боковые части опорных элементов начинают действовать выдергивающие сваи. Поэтому так важно заглубить сваи ниже точки промерзания.

Узнать точку промерзания можно расчетным путем по формуле:

где:

• Tm – среднемесячная отрицательная температура зимой в конкретном регионе;
• Ko – коэффициент, учитывающий состав почвы.

Параметр для различных геологических условий будет равным:

• глины, суглинки – 0,24;
• пески, супеси – 0,28;
• пески большой крупности – 0,3;
• гравий – 0,35.

Точный расчет глубины промерзания земли под зданием зависит от теплового режима в доме и рассчитывается по формуле:

где Kh – коэффициент промерзания, регламентируемый нормами СНиП.

Устройство буронабивного фундамента

Этот тип основания применяется не только в промышленном, но и частном строительстве. Возведение фундамента на буронабивных сваях требует спецтехники, но это быстрее и дешевле, чем заливка популярного ленточного основания. Важная особенность буронабивного фундамента – возможность его самостоятельного устройства с применением ручных или мотобуров.

Перед началом работ необходимо приготовить инструмент и материалы:

• рулетка, моток шнура, набор колышков и молоток для разметки;
• бур для скважин – ручной, с электрическим приводом или на ДВС;
• опалубка из рубероида, пластика, железобетона или асбестоцемента, чтобы их можно было оставить в скважине, для промышленного строительства понадобятся съемные обсадные трубы;
• арматура для опор и ростверка;
• инструмент для приготовления бетонного раствора, цемент, щебень, песок.

Необходимые расчеты

Чтобы правильно провести расчет количества буронабивных свай необходимо определить общую массу здания (вес стенок, плит перекрытий, коммуникаций, мебели и т.д.). Учитывая, что сваи изготавливаются из бетона М300, со стандартным армированием, несущую способность одной буронабивной сваи можно найти по таблице:

При помощи портативных буров можно подготовить скважины диаметром до 200 мм, поэтому они чаще всего применяются в частном строительстве.

Чтобы рассчитать заглубление опоры, необходимо узнать глубину промерзания грунта в местности и прибавить 20 сантиметров. Например, если промерзание достигает 1,3 м, то буронабивные сваи погружаются на глубину 1,5 м. На пучинистых, сыпучих, болотистых и подвижных грунтах потребуются дополнительные исследования, а при заглублении нужно будет добираться до пластов с твердой породой.

Для расчета количества свай потребуется массу здания поделить на несущую способность одной опоры, а полученный результат умножить на коэффициент погрешности 1,2. Он учитывает возможные неточности при определении массы ростверка, мебели, снеговой нагрузки.

Подготовка и разметка

Планировка фундамента начинается со схемы свайного поля, на которой указываются расстановка буронабивных опор. Для этого на углах участка, чтобы убедиться, что он прямоугольный, нужно замерить диагонали, они должны быть равными.

Первые четыре буронабивные сваи устанавливаются по углам, остальные должны быть равномерно распределены под несущими стенками. В местах, где будут делаться скважины, забиваются колышки.

Расстояние между буронабивными сваями с ростверком по технологии не должно превышать 2 м, но не менее 3 свайных диаметров, чтобы не нарушить структуру грунта.

Монтаж

После подготовительных этапов можно приступать к монтажу буронабивных свай своими руками. Ручным, механическим или электрическим буром проделываем скважины на заданную глубину, согласно разметке.

В скважины опускается заранее изготовленные арматурные каркасы, устанавливаются обсадные трубы. Они могут быть из металла, пластика, рубероида, асбеста, железобетона. В частном строительстве они служат несъемной опалубкой для будущих буронабивных свай. Главное условие – точная вертикальная установка по уровню.

Пространство между обсадными трубами и скважиной заполняется грунтом, которые периодически утрамбовывается. При этом требуется контролировать вертикальность трубы. Высоту свай проверяют гидравлическим или лазерным уровнем, чтобы обвязка была горизонтальной. Если трубы выше, их срезают, арматурный каркас остается как основа для связывания ростверка.

В подготовленную опалубку заливается бетонный раствор марки М300, который уплотняется ручной трамбовкой или вибратором. Залитые буронабивные сваи оставляются до полного схватывания цемента в течение 2-3 недель.

Заливка ростверка

Чтобы достигнуть максимальной прочности буронабивной фундамент соединяется ростверком – железобетонной лентой или рамкой. Он равномерно распределяет давления на все сваи. Устройство ростверка схоже с технологией строительства стандартного ленточного фундамента. Единственное отличие – его нижняя часть находится на весу, не упираясь и не заглубляясь в грунт. Основой ростверка служат оголовки свай, поднятые над землей на проектную высоту.

Ширина ростверка равняется толщине несущих стен, высота – для деревянных, пенобетонных стен равна ширине. Для каменных и кирпичных зданий – на 50% больше ширины. Ростверк заливается в несколько этапов:

• монтируется опалубка в виде короба, в которой проделываются отверстия для свай и будущих инженерных коммуникаций;
• монолитный ростверк обязательно армируется по требованиям для железобетонных конструкций, каркас связывается с выступающей арматурой буронабивных опор;
• в опалубку заливается бетонная смесь, которая должна полностью схватиться, затем опалубка демонтируется;
• производится гидроизоляция поверхности лентой из рубероида, сложенной в два слоя, либо обмазочными составами.

6. Глубина залегания плотных слоев грунта

Чем ниже слои грунта, тем он плотнее – это обусловлено, конечно, в первую очередь силами давления от более высоких слоев. Кроме того верхние слои грунта, являющиеся плодородными, содержат большее количество воздуха, что делает его более рыхлым. Имеющиеся данные показывают, что плотный грунт расположен обычно на глубине около 1,5-2 метров. В каждом конкретном случае эту характеристику определяет пробное вкручивание – плотный слой начинается там, где сваю становится очень трудно вворачивать ручным способом. Стандартная глубина плотного слоя – около 1,8 метра, именно на такую глубину и более рекомендуется вворачивать винтовые сваи.

Винтовая свая в грунте

Условия строительства

Глубина заложения сваи фундамента определяется на основе данных гидрогеологических изысканий, проводимых на месте возведения объекта. При этом учитывают такие факторы, как:

• физико-механические свойства грунта и возможность их изменения в процессе строительства и эксплуатации дома;
• расположение подземных вод;
• максимально вероятный уровень осадков в течение весны и осени;
• склонность почвы к вспучиванию в зимний период;
• глубина промерзания.

Помимо гидрогеологических характеристик участка при расчете уровня залегания свайного основания имеют значение архитектурные и конструктивные особенности сооружаемых объектов.

Монтаж свай

Среди них можно выделить:

• вид здания, количество этажей и наличие подвальных помещений;
• уровень залегания несущих конструкций окружающих строений;
• величина и характер предполагаемых нагрузок, которые будут воздействовать на фундамент после введения объекта в эксплуатацию;
• расположение инженерных коммуникаций.

После проведения анализа гидрогеологических и инженерно-архитектурных условий строительства выбирают тип и материал свай, определаются с их конструкцией и рассчитывают диаметр сечения, количество и длину.

Виды и характеристики почвы

Поскольку свойства грунта оказывают существенное влияние на выбор технологии строительства зданий, то при закладке свайного фундамента обращают внимание на прочность почвы и ее устойчивость к сжиманию. При возведении дома или хозяйственных сооружений можно воспользоваться традиционными технологическими картами, разработанными для определенной местности. Однако стоит учитывать, что они актуальны для объектов промышленного и гражданского строительства. Более точные данные получают, исследуя почву непосредственно на площадке.

Еще одной характеристикой грунта является глубина промерзания, которая влияет на уровень закладки основания. Она зависит от месторасположения строительства, вида почвы на участке и теплотехнических параметров дома. Если возводимое здание предполагается отапливать, то уровень промерзания грунта снижается на 20-30 %. При строительстве холодных ангаров и других аналогичных сооружений он увеличивается примерно на 10 %.

Ошибки в определении основных параметров грунта и возможное его проседание могут стать причиной деформации основания дома, появления трещин на поверхности и повреждения несущих конструкций.

Расположение грунтовых вод

Не менее важным параметром наряду со свойствами почвы на строительной площадке является уровень грунтовых вод.

Расположение грунтовых вод

Если он расположен достаточно низко относительно основания, то глубина его заложения определяется с учетом вида и характеристик грунта. При высоком уровне подземных вод все расчеты проводятся на основе данных о промерзании почвы. Кроме того, следует обращать внимание на динамику содержания влаги в почве.

При непостоянном уровне грунтовых вод, который повышается во время обильных осадков целесообразно сооружение специальных кювет на территории расположения объекта. Они предотвращают негативное воздействие влаги на фундамент и служат для отвода ее излишков. Снизить высокий уровень грунтовых вод, который сохраняет стабильные показатели в течение года, помогут дренажные системы или их комплекс.

В качестве дополнительной защиты от влаги нужно предусмотреть гидроизоляцию несущей конструкции.

Виды и характеристики почвы

Поскольку свойства грунта оказывают существенное влияние на выбор технологии строительства зданий, то при закладке свайного фундамента обращают внимание на прочность почвы и ее устойчивость к сжиманию. При возведении дома или хозяйственных сооружений можно воспользоваться традиционными технологическими картами, разработанными для определенной местности. Однако стоит учитывать, что они актуальны для объектов промышленного и гражданского строительства. Более точные данные получают, исследуя почву непосредственно на площадке.

Еще одной характеристикой грунта является глубина промерзания, которая влияет на уровень закладки основания. Она зависит от месторасположения строительства, вида почвы на участке и теплотехнических параметров дома. Если возводимое здание предполагается отапливать, то уровень промерзания грунта снижается на 20-30 %. При строительстве холодных ангаров и других аналогичных сооружений он увеличивается примерно на 10 %.

Ошибки в определении основных параметров грунта и возможное его проседание могут стать причиной деформации основания дома, появления трещин на поверхности и повреждения несущих конструкций.

Расположение грунтовых вод

Не менее важным параметром наряду со свойствами почвы на строительной площадке является уровень грунтовых вод. расположение грунтовых вод Расположение грунтовых вод

Если он расположен достаточно низко относительно основания, то глубина его заложения определяется с учетом вида и характеристик грунта. При высоком уровне подземных вод все расчеты проводятся на основе данных о промерзании почвы. Кроме того, следует обращать внимание на динамику содержания влаги в почве.

При непостоянном уровне грунтовых вод, который повышается во время обильных осадков целесообразно сооружение специальных кювет на территории расположения объекта. Они предотвращают негативное воздействие влаги на фундамент и служат для отвода ее излишков. Снизить высокий уровень грунтовых вод, который сохраняет стабильные показатели в течение года, помогут дренажные системы или их комплекс.

В качестве дополнительной защиты от влаги нужно предусмотреть гидроизоляцию несущей конструкции.

Разновидности бурения под фундамент

Методы бурения скважин классифицируются на 3 категории.

Лидерное. Технология заключается в применении бурения перед погружением сваи для исключения вибрации, обеспечения вертикальности элемента.

Буронабивное. По технологии в проделанную скважину устанавливается армирующий каркас, рукавом заливается бетон слоями по 30 см с выпуском воздуха и уплотнением.

Буроинъекционное. Отличается от буронабивного вертикального бурения способом бетонирования. Бетонный раствор подаётся через полый шнек под давлением.

Материал изготовления

Сейчас производство выпускает сваи из разных материалов. Приобретая изделия, нужно учитывать не только их рабочие характеристики, но также доступность цены, удобство монтажа.

Опорные изделия бывают:

1. Деревянные. В основном продажа предоставляет сваи из сосны и ели, реже из дуба, кедра, лиственницы. Древесину легко обрабатывать и во многих областях является самым доступным материалом. Но есть такие серьёзные недостатки, как малая прочность и предрасположенность к гниению. Поэтому сейчас они не востребованы. Их эффективно используют при сооружении строений с небольшим сроком службы. Диаметр опоры должен быть не менее 180 мм, а длина цельной сваи — не более 16 м. Если потребуется большая длина, можно срастить несколько стволов.
2. Стальные. Опоры могут быть самой разной конструкции. Обычно это цельнотянутая труба, толщина стенки которой 8−12 мм. Используются также сваи коробчатого сечения из двутавров. Для прочности стальные опоры заливаются бетонным раствором. Сейчас популярны среди покупателей винтовые сваи, внешне напоминающие саморез. Внизу с одной стороны наконечника расположена лопасть, благодаря которой упрощается вкручивание трубы в плотные слои грунта, также выполняет функцию удерживающего анкера. Опоры больших диаметров завинчивают при помощи специального оборудования. Если свая в диаметре не более 100 мм достаточно двух человек, чтобы установить сваю на место. В этом случае потребуется ворот. При необходимости опору можно просто выкрутить и использовать для нового свайного фундамента. Главное, чтобы она не подверглась коррозии, находясь в грунте. Благодаря форме винтовой сваи (в виде резьбы) повышается степень фиксации в почве и даже при малом диаметре основного ствола и слабом грунте опора способна выдерживать значительные нагрузки. Сталь характеризуется прочностью и долговечностью, однако, изделия не из дешёвых и к тому же восприимчивы к коррозии.
3. Железобетонные. Такие опоры способны выдержать наибольшее количество нагрузок по сравнению с аналогами из других материалов.

Опоры из железобетона бывают квадратной или круглой формы, сплошного или полого сечения с острым концом, облегчающим вход в грунт. Характеризуются прочностью, надёжностью, долговечностью. Однако имеют большой вес, необходима спецтехника для транспортировки и заглубления.

Устройство свай в скважинах

Заложения такого типа происходит путем погружения сваи в пробуренную ямку, глубина которой сделана при помощи буровой машины. Бетонный раствор заливают в скважину до полного высыхания, а потом извлекают трубу, что служила формой ростверка. Такие сваи могут выполняться и с наличием расширения.

Глубина скважины служит местом создания сваи, которая может создаваться различными методами. Это зависит, прежде всего, от инженерных и геологических особенностей условий буронабивных элементов. Для заложения свай таким методом используют вращательный, ударно-канатный и грейферный способ бура.

Машины для бура с вращательным механизмом работают на основе цикличности и периодичности. В ходе процесса создается глубина ямы порционным выниманием земли из почвенного слоя. Скорость работы бура от 0,4 до 1,3 м/мин.

Чтоб сформировать голову свая необходимо использовать патрубок обсадного типа. Его также применяют для выполнения креплений арматуры для оборудования. Такая методика помогает создавать ростверки с такими показателями: диаметр – от 40 до 100 см, глубина до 30 метров.

Внимание! Многочисленные исследования данной области показывают, что затрата физической силы на бурение составляет 70 процентов от всего процесса.

Чтоб увеличить несущую характеристику можно выполнить процесс уширения. Для этого потребуется выполнить действия в несколько этапов. Глубина скважины должна иметь показатели от 16 до 25 метров и диаметр ее должен быть 60 – 80 см. Все рабочие моменты по созданию основания производят по технической схеме. Мелкозаглубленный фундамент в основном строится на свайном механизме для зданий, которые не имеют подвальных помещений.

Значит, процесс бурения – это необходимый и очень важный компонент установки свай. Стоит помнить, что именно свайный фундамент, возможно, монтировать в таких условиях, в которых ленточный тип будет бессмысленной тратой времени.