Как правильно выполнить монтаж свайно-ростверкового фундамента

Классический вариант исполнения основания строительной конструкции — ленточный фундамент, отлично справляется со своей задачей и служит десятилетиями. Но в некоторых случаях его обустройство, как и плитного фундамента, окажется слишком затратным и нецелесообразным мероприятием. Так, в регионах с большой глубиной промерзания почвы или на территориях с нестабильными грунтами применение данных типов оснований неоправданно — глубокая закладка очень отразится на финансовой стороне. В подобной ситуации оптимальным решением является выбор свайно-ростверкового фундамента, сваи которого способны пройти через неплотные наслоения грунта и опереться на глубинные устойчивые слои, образуя надёжную, устойчивую опорную конструкцию.

Что такое свайно-ростверковый фундамент

Для начала разберёмся, что являет собой часто используемый в современном строительстве тип фундамента и какие возможности предлагает.

Основание, состоящее только из свай, служащих опорной частью конструкции, применимо, когда задача распределения нагрузок возлагается на стройматериал, как пример — постройки из бревна или бруса. Так, свайные основания не подходят под строения из иных стройматериалов, тогда как их более совершенный вид, столбчато-ростверковый фундамент, уже можно применять под различные вариации сооружений.

Что такое ростверк

Устройство свайно-ростверкового основания являет собою конструкцию, включающую погружённые в почву ниже отметки промерзания опоры, связанные лентой из металла, дерева, бетона или железобетона. Ростверк — это и есть тот элемент фундамента, «оголовок», соединяющий сваи и замыкающий опорное построение. Он отвечает за равномерность распределения нагрузок, получаемых от несущих элементов постройки на опоры. Бетонные, железобетонные ростверки могут быть низкими, высокими и повышенными (возвышаются над землёй). Обычно высокий ростверк выполнен из металла, реже для изготовления применяют бетон, поскольку осуществить заливку ленты на удалении от земли сложнее.

Ростверк также может быть:

• Сборный, состоящий из элементов. Являет конструктивно три сваи, армированные сваренным каркасом — устанавливается с помощью крана.
• Монолитный железобетонный. Это цельная конструкция, плита или лента. Заливка выполняется на стройплощадке.
• Сборно-монолитный. Изготавливают из отдельных частей, собирающихся с завода и устанавливаемых с применением замков и шпоночных соединений.

Свайное основание с ростверком может быть представлено в различных конструкционных вариациях, способно нести нагрузки разного характера и применимо в любых условиях. Всевозможные комбинации применяемых в основе материалов позволяют создать максимально подходящий в конкретной ситуации фундамент, соответствующий нагрузкам и условиям.

Как работает ростверк и что он даёт

Давление в различных местах конструкции будет отличаться, поскольку зависит от внутренней отделки, веса мебели, сантехники и прочих предметов быта, размещённых по площади жилища неравномерно. Ростверк работает так, что усилие не концентрируется в одной точке, нагрузка перераспределяется и передаётся на опоры уже равномерно. Так, при равнозначном давлении на опорные элементы снижаются риски их неравномерной усадки, а, следовательно, исключаются перекосы и разрушение фундамента и стен строения. Свайно-ростверковый тип основания считается стабильным, однако под каждым из столбов может быть различный грунт, что не даёт полной уверенности в долговечности конструкции.

Ленточный фундамент на сваях

Низкие ростверки более прогнозируемы. Обычно они заглубляются на малую глубину и выполняются из бетона, чаще всего армированного. Причём стержни арматур, выпущенные из свай, связывают с прутьями ростверка. Так, мелкозаглублённый ростверк прочно связан с опорами, что существенно повысит надёжность строения. Такие фундаментные решения объединяют преимущества свайного и ленточного оснований, нивелируя их недочёты.

Работает ростверк в данной вариации просто — нагрузка от сооружения передаётся на ленту и распределяется по конструкции, что обусловлено наличием продольных арматурных прутьев. Поскольку ростверк опёрт и на почву, некоторая часть нагрузок возлагается и на неё, оставшаяся же — на сваи, причём давление и усадка также равномерны, что обеспечено лентой. При влиянии изменения объёмов почвы зимой, сваи не дадут грунтам сместить основание. Так, при меньших затратах, чем в случае заглубления ленты ниже отметки промерзания, мы получим надёжную основу на территории с пучинистыми и нестабильными почвами.

Преимущества и недостатки свайно-ростверкового фундамента

При планировании следует учитывать множество нюансов, включая особенности разновидностей основ. Как и с прочими типами опорных конструкций, здесь имеются и плюсы, и минусы, при оценке которых можно сделать верный выбор.

Строительные работы отличает высокая скорость исполнения при использовании металла или древесины для ростверка. Это связано с отсутствием бетонных работ, предполагающих длительный период застывания до нескольких недель для обеспечения прочности материала. Выполнить монтаж можно своими силами, поскольку сделать опоры из асбестоцементных труб и бетона не проблематично, а сделать железобетонную ленту ещё легче. Сложности могут возникать только при установке опалубки на весу. Она не предполагает погружения в почву, столбы должны приподнять ростверк на высоту от 30 см., поскольку в противном случае в момент сильного пучения опалубка может сместиться с опор.

В случае неровной поверхности участка, на котором планируется строительство, заливать монолит сложно и недёшево, так что сделать на местности с неровным рельефом устойчивое и ровное основание под постройку получится только посредством свай. В таком ключе свайно-ростверковый фундамент — самый выигрышный вариант.

Когда его можно использовать

Взвесив все за и против выбора свайного фундамента с ростверком, а также учтя условия эксплуатации, характер местности и прочие моменты, можно приступить к проектированию. По надёжности свайная конструкция, независимо от её типа, уступает ленточному и плиточному основаниям, так что не нужно гнаться за дешевизной. В учёт следует брать целый ряд факторов и для начала убедиться в том, что данный вариант актуален для конкретного участка и проекта возводимого здания.

Свайно-ростверковый фундамент подойдёт для дома при условиях:

• Если нестабильные грунты идут на большую глубину и нагрузку требуется передать на плотный слой с несущей способностью, располагающийся под толщей структурно-неустойчивой почвы.
• В условиях высокого уровня грунтовых вод. В случае со свайным фундаментом нужно, чтобы под пяткой находилась почва с хорошими несущими свойствами. Согласно данным об уровне вод выбирается тип ростверка — высокий (если уровень близко к поверхности) и низкий (если уровень глубоко).
• На территориях с рельефной поверхностью. Скомпенсировать неровности поможет использование свай различной высоты — такое решение обойдётся дешевле, чем выровнять территорию под постройку или глубже залить ленту для компенсации высот.
• Если строительство проходит в жёстких грунтах — данный вариант фундамента будет выигрышным благодаря немасштабным объёмам земляных работ.
• Когда строится каркасный дом, заливать ленточный фундамент нецелесообразно. Обеспечиваемый запас прочности при таком раскладе не требуется, так что свайный фундамент с ростверком будет оптимальным решением, позволяющим сэкономить деньги, усилия и время.
• В случае возведения массивного дома более 350 тонн ленточный или плитный фундамент будет слишком затратным, поэтому в целях экономии можно обойтись свайно-ростверковым вариантом.

Какие сваи использовать

Выбор свай осуществляется с учётом особенностей грунтов и предполагаемой нагрузки. Сваи применяют любые — металлические, бетонные, в некоторых случаях деревянные, они могут отличаться по форме, а также по способу монтажа. Различают следующие вариации:

• Забивные сваи, как и следует из названия, устанавливают без бурения или извлечения почвы, то есть забивают.
• Буронабивные сваи предусматривают предварительное бурение скважин. В яму ставят и закрепляют опалубку, в неё помещают арматуру для повышения прочности и заливают бетоном.
• Железобетонные буровые также предполагают предварительное бурение скважин, при этом в них устанавливают готовые железобетонные сваи.
• Винтовые ввинчиваются в почву, они являют собой металлические заострённые к концу сваи с винтовыми лопастями, которые при погружении разрезают грунт. Сваи длиною до 2-3 м. могут устанавливаться вручную, в случае необходимости погружения на большую глубину, используют более габаритные опоры, установка которых требует применения спецтехники.

По способу передачи нагрузки сваи бывают:

• Висячие сваи с большой боковой поверхностью, передающие с её помощью существенную долю нагрузки до 65–70% (остальные 30–35% передаются через опорную часть). Таким образом, основная часть нагрузки будет передаваться не острием сваи, а поверхностью.
• Сваи-стойки напротив, основную часть нагрузки передают через опорную часть, упирающуюся в слой несжимаемого грунта. Они надёжнее висячих свай и не подвержены осадкам под влиянием сильных нагрузок.

Расчёт свайно-ростверкового фундамента

Для создания надёжной конструкции перед проведением строительных работ потребуется выполнить некоторые расчёты. Составленный заранее чертёж позволит точно определить места установки свай, выдержать нужную дистанцию между опорами, представить вид обвязки свай, указать точные размеры отверстий для креплений, а также рассчитать необходимое количество бетона.

Расчёт свайно-ростверкового фундамента является ответственной задачей и выполняется специалистами. В отсутствие такой возможности можно воспользоваться калькуляторами или специальными программами. Проект должен привязываться к местности, для чего потребуется провести геологические изыскания, иначе определить несущую способность и получить точные расчёты основания не удастся.

При расчёте необходимо брать в учёт ГОСТ27751 и СНиП 2.02.03-85 — нормативные документы содержат требования, предъявляемые к таким фундаментам.

Что нужно учесть при расчёте

Чтобы выполнить необходимые расчёты, следует учесть:

• Степень усадки опор при вертикальной нагрузке.
• Прочностные характеристики задействованных в изготовлении свай и ростверка материалов.
• Тип свай (висячие или стойки) и соответствие с особенностями грунта на участке.
• Несущие способности оснований опор при сложном рельефе на строительной площадке.
• Несущие способности почвы.

Как выполнить расчёт

Проводятся расчёты в такой последовательности:

• Для начала следует определить предполагаемую нагрузку, оказываемую на фундамент в ходе эксплуатации, для чего нужно высчитать массу конструктивных элементов постройки (стен, кровли, напольных покрытий, облицовки, плит перекрытий и пр.).
• Далее определяется полезная нагрузка, которая будет осуществляться на фундаментную конструкцию. В случае с домом это мебель, сантехника, бытовая техника и т. д. (величина колеблется в диапазоне 150-200 кг. на м²).
• К полученному значению необходимо также прибавить вес, оказываемый снегом в зиму. В большинстве регионов РФ применяется величина 180 кг. на м².
• Просуммировав нагрузки, их следует умножить на коэффициент запаса (обычно значением является 1,1 или 1,2).
• Далее рассчитывается нагрузка, оказываемая на одну сваю без её проседания в почву. Способность выдерживать нагрузки сваями разных типов определяют по формулам и таблицам (с учётом нормативного сопротивления грунта) из СНиП II-Б.5-67.
• Кроме того, рассчитывается количество опор, их длина (на основании данных о предполагаемой нагрузке на будущую фундаментную конструкцию). Длина высчитывается с учётом особенностей почвы, при этом к полученному значению добавляют 40 см. Шаг между опорными элементами обычно 2-2,5 м., причём сваи всегда ставятся по углам и в местах стыков стен.
• После расчёта свай выполняется расчёт ростверка.

Высота ростверка

Данный параметр определяется с учётом стройматериала, из которого изготавливают стены строения. В случае строительства кирпичного, бетонного, шлакоблочного дома минимальной высотой над уровнем почвы будет 15-20 см., при строительстве деревянного дома высота ростверка должна составить не менее 40-60 см., что придаст нужную жёсткость и отделит строение от источников влаги — здесь нужно учитывать погодные условия региона. Высота ростверка должна превышать уровень выпадения осадков.

Глубина заложения

Данный фактор полностью зависит от особенностей грунта на территории, где ведётся строительство. Здесь в учёт следует брать:

• Уровень грунтовых вод, объём наполнения пластов.
• Вероятность подтопления весной.
• Сезонные колебания уровня подземных вод, повышение или снижения степени насыщенности почвы влагой.

Чтобы правильно оценить обстановку, может потребоваться не только выполнить предварительный забор почвы, но и поискать информацию о сопротивлении, глубине промерзания и уровне грунтовых вод в местных геологических отделах.

Технология строительства

Когда проект готов и все расчёты выполнены, можно затевать строительство. Если проектирование лучше выполнять при наличии специальных знаний во избежание ошибок, которые могут повлечь серьёзные последствия, то возвести свайно-ростверковый фундамент можно своими руками, не обладая при этом профессиональными навыками. При этом важно соблюдать технологию, неукоснительно следовать требованиям СНиП и не отклоняться от проекта.

Рассмотрим, как правильно сделать свайно-ростверковый фундамент. Пошаговая инструкция предполагает выполнение задачи в несколько этапов.

Разметка

Подготовительные работы на участке, где будет возведён фундамент, подразумевают снятие верхнего (плодородного) слоя почвы во избежание прорастания лишней растительности и выравнивание площадки под постройку. Границы будущего строения размечаются посредством колышков и верёвки согласно проекту. Натянутый шнур позволяет определить внешние и внутренние границы стен. Размечаются также места монтажа опорных элементов на рассчитанном ранее расстоянии друг от друга (эти сведения тоже берём из проекта).

Земляные работы и заливка свай

Способ выполнения напрямую зависим от выбранного типа свай. При возведении домов чаще применяют винтовые или буронабивные сваи. Первые можно вкручивать вручную, если позволяют габариты, по ходу вкручивания «оголовки» выстраивают на одинаковом уровне (отметить верёвкой). При работе с буронабивными сваями для подготовки скважин понадобится спецтехника или ручной бур соответствующего диаметра.

Согласно плану, следует проделать отверстия, затем в них погружают опалубку, армируют, используя каркас из ребристых арматурных прутьев (в свайно-ленточном фундаменте пруты нужно выпустить на 60-70 см. для связывания с ростверком) и заливают опалубку бетонным составом.

Устройство ростверка

Продолжая заложение фундамента, следует заняться установкой ростверка. Вариантов, как сделать ростверк для столбчатого фундамента несколько.

Так, при выборе металлического ростверка, он приваривается к «оголовкам», причём в ходе выполнения работ важно выдержать горизонтальное положение, чтобы опоры нагружались равномерно.

При монтаже низкого ростверка из железобетона следует подсыпать не менее чем 15-сантиметровый слой щебня (20-60 мм.) и уплотнить его виброплатформой. Для увеличения несущей способности почвы под лентой щебень сыплют небольшими слоями примерно по 5 см, затем уплотняют виброплатформой. Сверху подсыпки ставят опалубку. Ширина ленты должна чуть превышать ширину стен, высота щитов должна делаться с учётом нужной высоты цоколя. Методика сборки щитов и монтажа упоров аналогична технологии монтажа опалубки ленточной фундаментной конструкции.

Армирование выполняется, как и при постройке ленты — схема предполагает два пояса (верхний и нижний) из ребристых прутьев, а также применение поперечных и вертикальных стоек из гладких стержней арматуры меньшего диаметра. Технология армирования при этом остаётся должна быть сохранена, будет добавлена перевязка со сваями. Выпуски прутьев из свай делаются разной длины (не менее 50 диаметров прутка), их следует загнуть (если применять пруты 12 мм., загибаем 600 мм.). Один ряд привязывают к нижнему, а другой — к верхнему поясу.

Установка закладных деталей

На данном шаге потребуется оставить вентиляционные отверстия и установить трубы и короба (через них затем будут подведены отопление, электричество, водоснабжение, канализация и т. д.). Очевидно, что игнорирование этого этапа приведёт к необходимости просверливать бетон, что снижает надёжность конструкции.

Заливка бетона

Заключительный этап устройства фундаментной конструкции подразумевает заливку бетонной смеси, при этом бетон обрабатываем вибропогружателем, чтобы впоследствии обеспечить ему однородность и прочность.

При работах при t° воздуха +20 °C, снятие опалубки возможно уже через 4 дня, бетон достигнет половины учётной прочности, так что можно будет приступить к дальнейшим работам. В случае t° в пределах +10 °C, срок ожидания увеличится до 10-14 дней. Работы в более низких температурных режимах предполагают утепления или подогрева залитого бетона.

Заложение фундамента дома — всегда ответственная задача, правильность выполнения которой обуславливает надёжность и долговечность строительной конструкции в целом. Отнестись к каждому из этапов работ следует внимательно, важно не ошибиться в расчётах и чётко соблюсти технологию возведения основания, после чего можно приступать к строительству здания.