Технология строительства фундамента на буронабивных сваях

Вопрос выбора фундамента стоит первым в числе тех, которые нужно решить при проектировании дома. От этого будут зависеть прочностные характеристики здания, его долговечность, не говоря уже о стоимости материалов и строительных работ. Какому же фундаменту отдать предпочтение? Как рассчитать глубину его заложения? Как учесть все нюансы и сделать всё с минимальными расходами?

Ленточный фундамент — один из наиболее широко применяемых в загородном строительстве типов фундаментов на данный момент. Технология его обустройства хорошо известна застройщикам, да и несущая способность вполне приемлемая. Однако вместе с тем он имеет несколько очень серьёзных недостатков. Главным из них является высокая трудоёмкость и немалый расход материалов. Кроме того, согласно строительному регламенту, подошва ленточного фундамента должна располагаться ниже границы промерзания грунта. В средней полосе с её умеренно-континентальным климатом этот показатель находится на отметке 1,2 метра. В более северных регионах России десятки кубометров бетона приходится заливать ещё глубже, чтобы застраховать фундамент от пучения в холодное время года. Ситуация ещё больше усложняется, если стройка осуществляется на слабом грунте. В таком случае даже очень заглубленный фундамент ленточного типа не спасёт. Он может попросту не достать до стабильного грунтового основания, которое смогло бы принять вес сооружения на себя. Риск просадок будет слишком велик, а затраты на строительство несоизмеримо высоки. Куда более разумным в данном случае видится сооружение буронабивных свай. Фундамент такого типа отличается большей глубиной проникновения, при этом обходится дешевле ленточного и может быть оборудован без привлечения тяжёлой спецтехники. В настоящей статье мы выясним, что же представляет из себя фундамент из буронабивных свай, как произвести связанные с его обустройством расчёты и на какие нюансы следует обратить внимание.

Принцип фундамента

Основная идея фундамента на буронабивных сваях состоит в том, чтобы использовать вместо горизонтально уложенных бетонных лент высокие столбики-стойки. С их помощью можно добраться до прочных грунтовых пород, сняв при этом большую часть нагрузки с верхнего грунтового слоя. Для объединения отдельных колонн в единую несущую конструкцию применяется ростверк — отлитая из бетона лента, проходящая через изголовья всех буронабивных свай и усиленная армирующим каркасом.

Типы буронабивных свай

Несмотря на схожие функции, буронабивные сваи отличаются между собой по ряду признаков. Однако прежде чем углубиться в этот вопрос, давайте выясним, как именно они взаимодействуют с грунтом.

Буронабивные сваи принимают весовую нагрузку здания одинаково, но при этом передавать её на грунт они могут по-разному. В каких-то случаях большая часть нагрузки передаётся через нижний торец сваи, в других — равномерно распределяется по её боковым поверхностям. В зависимости от того, какая конструктивная часть больше вовлечена в работу, сваи делятся на два типа:

• сваи-стойки;
• сваи трения (висячие сваи).

Сваи-стойки опираются на прочный несжимаемый слой грунта. По СНиП 2.02.03-85 к таковым можно отнести скальные породы, а также твёрдоконсистентные водонасыщенные глины. В случае со сваями трения нижний торец не достигает прочного основания, в связи с чем большая часть нагрузки передаётся через стенки сваи. Из прочитанного может сложиться впечатление, что такой способ передачи нагрузки на грунт менее надёжен, однако это не соответствует действительности. На практике несущая способность конструкции определяется согласно расчётным методам, приведённым в СНиП 2.02.03-85 — настольном документе всех архитекторов и инженеров-проектировщиков, работающих в сфере загородного строительства. Недостаточное сопротивление грунта можно легко компенсировать повышением количества буронабивных свай. Главное — правильно рассчитать вес возводимого сооружения и определить тип породы в рамках инженерно-геодезических изысканий.

Определение несущей способности буронабивных свай

Несущая способность буронабивной сваи может быть рассчитана по формуле:

Fdu = R × A + u × ∫ ycf × Fi × Hi,

Где

R – показатель сопротивления грунта под нижним торцом буронабивной сваи;
Fi – коэффициент сопротивления боковых плоскостей опорного торца сваи;
Hi – толщина грунтового слоя, взаимодействующего с боковыми поверхностями сваи;
A – площадь нижнего торца сваи;
u – сечение сваи;
ycf – коэффициент контакта породы по боковой поверхности сваи.

Существуют таблицы, в которых приводятся расчётные значения несущей способности буронабивных свай на различных типах грунта. Однако приводимые в этих таблицах значения лучше рассматривать в качестве ориентировочных, так как шаг между ними слишком велик. Для точного расчёта рекомендуем использовать приведённую выше формулу.

На данном этапе прочтения статьи у многих может возникнуть вопрос, в каких же случаях использование фундамента на основе буронабивных свай наиболее оправдано? Бытует мнение, что подобная конструкция в принципе не готова к воздействию на неё высоких нагрузок статического характера, а потому единственная сфера её применения — это возведение лёгких каркасных зданий и всевозможных сооружений вспомогательного характера. Это в корне неверно, и чтобы в этом убедиться, достаточно взглянуть на тысячи типовых городских девятиэтажек, фундаменты которых в большинстве своём представлены буронабивными сваями, скреплёнными ростверком. Конечно, несущая способность свай, изготовленных в полевых условиях без привлечения тяжёлых буровых установок, несколько ниже, чем у массивных армированных конструкций, лежащих в основе многоэтажек. Тем не менее, этой несущей способности с головой хватит, чтобы построить кирпичный загородный дом на 200 м² и более.

Порядок выполнения работ

Шаг 1. Расчёт

На данном этапе производится расчёт всех проектных параметров, необходимых для возведения свайного фундамента. Для этого высчитывается вес строящегося сооружения, после чего определяется количество свай и глубина их залегания.

ВАЖНО!

Согласно строительным нормативам, минимальное расстояние между центрами соседних буронабивных свай должно составлять три диаметра сваи. В противном случае несущая способность фундамента существенно снижается.

Шаг 2. Разметка

Чтобы шнек для буронабивных свай сделал скважины в точности там, где они предусмотрены проектом, участок предварительно размечают. Как правило, для этого используется верёвочный треугольник.

Шаг 3. Бурение

Высокопроизводительная буровая установка может пробурить скважину буквально за час. Работа с бензобуром займёт чуть больше времени, но зато позволит сэкономить средства. В некоторых случаях (при строительстве небольших зданий из дерева или пенобетона) можно и вовсе обойтись ручным буром.

Шаг 4. Обустройство опалубки

Опалубка необходима для того, чтобы застраховать грунт от возможного осыпания внутрь скважины. В ряде случаев, когда плотность грунта высока, можно обойтись без опалубки, что существенно ускорит процесс строительства фундамента. Главное — оборудовать опалубку наверху сваи, чтобы она стала впоследствии её оголовьем. Это можно сделать с помощью рубероида или любого другого материала со схожими свойствами.

Шаг 5. Сооружение подушки

Назначение подушки, отсыпаемой из песка или мелкозернистого щебня, состоит в том, чтобы свести к минимуму последствия морозного пучения. Высота подушки подбирается в зависимости от климатических особенностей региона. Для средней полосы России она, как правило, составляет 12-15 см.

Шаг 6. Армирование

Армокаркас для буронабивных свай играет важную роль в обеспечении прочностных характеристик фундамента. Бетон отличается высоким уровнем прочности на сжатие, в то время как арматура позволяет существенно повысить его прочность на растяжение и на сдвиг.

Шаг 7. Монтаж

В ход идёт шнек для буронабивных свай и цементный насос, подающий раствор в скважину под определённым давлением. Главное на данном этапе, чтобы в теле сваи не образовались пустоты, так как это может сказаться на несущей способности свайного фундамента.

Шаг 8. Отливка ростверка

Отлитый из бетона и усиленный армокаркасом ростверк превращает буронабивные сваи в единую несущую конструкцию, способную принимать вес здания и передавать его на глубокие слои грунта.