Типы свай и способы их устройства

Свайные фундаменты предназначаются для передачи нагрузки на нижние, большей несущей способности слои грунта. Возможно применение свайных фундаментов и в плотных грунтах в целях уменьшения объема земляных работ, расхода бетона, снижения трудоемкости и стоимости строительства. Такие фундаменты позволяют уменьшить осадки, что особенно важно для сохранения в целости конструкций дома.

Наибольшее распространение в последние годы получили железобетонные сваи квадратного и круглого сечений, сплошные или пустотелые. Передача нагрузки от сооружения на грунт возможна двумя способами. Так называемые сваи-стойки проходят через слабые грунты, упираются в прочные слои и передают нагрузку на них. Если глубина залегания прочных слоев превышает разумные пределы, применяются «висячие» сваи. В этом случае нагрузка передается основанию за счет сил трения между боковой поверхностью свай и упрочненным при их забивании слоем грунта.

По способу изготовления и помещения в грунт различают сваи забивные и набивные. Забивные сваи изготавливаются заранее и погружаются в грунт за счет механического нагружения — с помощью молота, вибрации или вдавливания.

Набивные сваи устраивают из бетона или железобетона путем заполнения скважины в грунте. Этот способ наиболее приемлем при строительстве загородных домов. При устройстве свайных фундаментов своими силами бурение скважины выполняют садовым буром с удлиненным стержнем. Диаметр скважины должен быть не менее 200 мм. Вместо садового бура лучше использовать фундаментный бур ТИСЭ-Ф (рис. 1). Минимальное заглубление нижних концов свай в несущий слой грунта принимается по таблице.

Минимальное заглубление нижних концов свай

Сваи располагают под стенами домов аналогично столбам столбчатого фундамента с заделкой их верхней части в монолитный ростверк-цоколь или закреплением головок свай с элементами сборного ростверка (см. рис. 2).

Рис. 1. Устройство фундаментного бура ТИСЭ-Ф: 1 — рукоятка; 2 — шнур; 3 — штанга; 4 — фиксатор; 5 — стопор; 6 — плуг; 7 — накопитель

Рис. 2. Примеры сопряжения головок круглых набивных свай со сборным и монолитным ростверком: а — сопряжение элементов железобетонного сборного ростверка (балки, перемычки) с головкой набивной сваи; б — сопряжение монолитного железобетонного ростверка (пояса) с головкой набивной сваи; 1 — набивная свая; 2 — армированный оголовок из монолитного бетона; 3 — сборный железобетонный ростверк; 3' — монолитный железобетонный ростверк; 4 — монтажный стык между сборными элементами ростверка (выполняется мелкозернистым бетоном М200); 5 — армированный стержень d 18—22 мм с приваренным к нему коротышем (обрезком) 20—25 см; арматуры d 18—22 мм; 5'  — арматурные стержни сопряжения оголовка сваи с монолитным ростверком; 6 — полость сваи (заполняется бетоном в зоне промерзания, ниже - песком или местным грунтом); 7 — стальная закладная деталь с приваренной пластинкой

В сыпучих грунтах, не держащих стенки скважины, можно использовать отрезки асбестоцементной или металлической трубы подходящего диаметра, которую устанавливают в устье скважины, постепенно удаляя из ее полости грунт. Полость по окончании погружения заполняют бетоном.

Устройство фундаментного бура

Для бурения скважин под устройство набивных свай эффективнее использовать ручной фундаментный бур ТИСЭ-Ф массой 7 кг (рис. 1). Бур выполнен с раздвижной штангой, накопителем грунта и откидным плугом, управляемым шнуром. Плуг опускается вниз под собственным весом, надежно фиксируется в промежуточных положениях двухзвенным стопорным механизмом, а поднимается в вертикальное положение — за шнур. В сложенном положении длина бура 125 см, а в раздвинутом — 225 см. Ширина рукоятки — 55 см. Длина штанги фиксируется винтовым стопором.

Бур ТИСЭ-Ф отличается от традиционного садового бура наличием эффективных резцов для вспахивания грунта и отсутствием в самом низу направляющего штыря. Более того, в накопителе грунта выполнено отверстие для прохождения грунта. Это позволяет существенно снизить вертикальные усилия, прилагаемые к буру. Прямолинейность же скважины обеспечивается боковыми стенками накопителя грунта, исключающими увод бура в сторону. Бур позволяет забирать каменистые включения в грунте размером до 4—5 см. Бурение вертикальной скважины выполняется при снятом плуге вращением бура по часовой стрелке. Глубина бурения — на 10—15 см ниже расчетной глубины промерзания грунта. По мере заглубления бур поднимается и опорожняется. На тяжелых грунтах бурение скважины глубиной 1,5 м занимает около 30 мин. Расширение нижней части скважины выполняется плугом. Вращение бура выполняется против часовой стрелки. Длительность расширения — до 30 мин. После установки арматуры и заполнения нижней части скважины бетоном в цилиндрическую часть скважины вставляют толевую рубашку.

После окончательного заполнения скважины бетоном образуется столб, воспринимающий нагрузку от 5 до 10 т. Такой столб не вытащить никакими морозами. На один столб, заложенный на глубину 1,5 м, требуется около 0,12 м3 бетона. Завершается выполнение набивной сваи созданием ростверка.

Железобетонные сборные и монолитные ростверки

Равномерное распределение нагрузки между сваями фундамента осуществляется ростверком, конструкция которого выполняется по верху свай под несущими элементами здания. Ростверк по сваям выполняется, как правило, из сборных железобетонных элементов (балок). Высота ростверка — не менее 300 мм. Ширина при однорядном расположении свай принимается равной ширине цоколя, а при отсутствии цоколя — толщине стен первого этажа, но не менее 400 мм. Расстояние между осями свай в ряду должно быть не менее 3d (где d — диаметр сваи).

Пересечение (разрезание) ростверка санитарно-техническими и другими трубопроводами не допускается. Отклонение центров свай после погружения или бетонирования не должно быть более 5 см. Расстояние между подошвой ростверка и поверхностью планировки должно составлять не менее 10 —15 см. Варианты устройства сборного и монолитного ростверка с опиранием на оголовки свай показаны на рис. 2.

При монтаже сборных элементов ростверка особое внимание следует уделить их закреплению на оголовке свай. Для этого в процессе заполнения полости набивной сваи бетонной смесью М200 бетонируют вертикально Т-образный арматурный стержень 5 (рис. 2, а) и на оголовок сваи укладывают горизонтально другой арматурный стержень длиной, равной ширине сваи с приваренными с обеих сторон пластинками-ограничителями высотой, достаточной для захвата сваи и монтируемого элемента ростверка (см. рис. 3 «Столбчатые фундаменты»). Затем монтажный стык 4 бетонируют, а коротыши вертикального стержня 5 приваривают к монтажным петлям ростверка, используя нужной длины арматурные стержни. В случае замены сборной балки ростверка на сборные железобетонные несущие перемычки их необходимо между собой закрепить сваркой посредством арматурных стержней или связать проволочной скруткой.

После устройства ростверка все стыки и швы заполняют мелкозернистым бетоном или цементным раствором. Перед возведением стен дома проверяют отметки верхних плоскостей ростверка и при необходимости выравнивают цементным раствором под один монтажный горизонт (горизонтального уровня с одинаковыми отметками). Для этого в отсутствие нивелира можно воспользоваться водяным уровнем. Окончательную проверку прямоугольности плана и размеров ростверка выполняют измерением его диагоналей и сторон.