Плюсы и минусы свайно-ростверкового фундамента

В условиях, когда устройство обычного ленточного или столбчатого фундамента невозможно (ввиду их небольшой глубины, большой площади поверхности основания или невысокой прочности) рациональней всего монтаж именно свайно-ростверкового фундамента.

Свайно-ростверковый фундамент представляет собой совокупность погруженных в землю свай и ростверка, устанавливаемого для непосредственной передачи нагрузок от вышележащих конструкций на свайный фундамент.

Плюсы и минусы

К плюсам свайного фундамента относят:

• Возможность устройства на слабом типе грунтов.
• Высокая прочность.
• Безопасный для окружающих зданий монтаж. Риск повреждения существующих фундаментов существенно ниже, чем при устройстве фундамента в траншеях и котлованах.
• Экономия при монтаже ввиду отсутствия необходимости:
  • проведения земельных работ,
  • ограждения значительных площадей на местности;
• Устойчивость к действию грунтовых вод.

Минусами же устройства подобных фундаментов являются:

• Необходимость создания скважин под некоторые виды свай, для чего требуется привлечение дополнительной техники и оборудования. Увеличивает стоимость работ.
• Опасность процесса устройства скважин (например, посредством взрыва).
• Вредные условия для работников при монтаже (шум, вибрация, поднимаемая пыль).
• Дороговизна готовых свай (особенно большой длины).

Описание

Свайно-ростверковый фундамент представлен множеством вариантов исполнения. Их выделяют в зависимости от типа свай и ростверка.

Классификации свай бывают следующие:

• по материалу сваи;
• по форме свай;
• по конструкции;
• по способу передачи нагрузки на грунт;
• по способу установки свай;

По материалу сваи бывают:

• деревянные;
• бетонные;
• железобетонные;
• металлические;
• комбинированные;
• грунтовые;

По форме сваи делят на:

• круглые;
• квадратные;
• прямоугольные;
• трубчатые;
• многоугольные;
• конические;
• призматические;
• винтовые сваи;
• сваи-колонны;

По конструкции различают сваи:

• сплошного сечения;
• пустотелые;
• цельные;
• составные;

По способу передачи нагрузки на грунт выделяют:

• Сваи-стойки, передающие нагрузки от вышележащих конструкций на грунт своим концом.
• Висячие сваи (сваи трения). Передача нагрузок осуществляется через боковые поверхности свай. Статичность положение данного вида свай обеспечивается трением боковых поверхностей с грунтом.

Сваи по способу установки делятся на:

• буронабивные;
• забивные;
• погружаемые вибрацией;
• вдавливаемые;
• комбинированные;

Материал свай выбирается в зависимости от условий эксплуатации. В случае незначительных вертикальных нагрузок, передаваемых на фундамент, устанавливают деревянные сваи. Их выполняют из древесины ели, сосны, дуба кедра, лиственницы, пихты. В условиях высокого уровня подземных вод или необходимости установки свай в водоёмы деревянные сваи также находят успешное применение.

Под действием влаги сваи разбухают, что позволяет им сохранять более устойчивое положение, а, значит, и выдерживать большие нагрузки. При этом гниение материала, если свая целиком погружена в воду, не происходит.

Наиболее распространённым материалом свай является бетон и железобетон. Используют, как правило, уже готовые сваи, выпущенные заводом-изготовителем. Чуть реже применяются сваи, изготовляемые непосредственно на строительной площадке. Данный тип свай активно используется при строительстве жилых (панельные дома), общественных и торгово-развлекательных (торговые центры и комплексы, и др.), промышленных зданий (производственные цеха, корпуса заводов и предприятий).

Что такое ростверк

Ростверком называют верхнюю часть свайного фундамента. Ростверк представляет собой балки или плиты, объединяющие несколько свай. Его задачей является “включение” в работу нескольких свай и передача на них нагрузок от вышерасположенных конструкций.

Ростверк бывает:

• деревянным;
• бетонным;
• железобетонным;
• металлическим;

Бетонный и железобетонный ростверк при этом выполняют как сборным, так и сборно-монолитным, монолитным.

Также выделяют следующие виды ростверка в зависимости от высоты расположения относительно уровня земли:

1. Высокий. Низ ростверка находится на 10-15 сантиметров выше уровня грунта;
2. Повышенный. Располагается вровень с землёй;
3. Заглубленный. Расположен ниже уровня земли;

Технология закладывания

Технология монтажа свай имеет различия в зависимости:

• от типа свай;
• от типа ростверка;

Чаще всего устанавливают обычные забивные сваи. Монтаж забивных свай при этом состоит из следующих операций:

1. Подъём свай.
2. Размещение непосредственно над требуемым участком.
3. Погружение в землю при помощи молота до отказа.

При слишком неустойчивых грунтах (вроде песка) применяют вибропогружение свай. Их погружение осуществляется вибрацией, передаваемой на оголовок сваи специальным оборудованием.

Вдавливание свай оправдано в условия плотной застройки, где вибрация или ударный метод погружения свай может привести к разрушению фундаментов окружающих зданий.

Буронабивные же сваи устанавливают по совершенно иному принципу:

1. Производится бурение скважины.
2. В скважину погружается обсадная труба.
3. Из обсадной трубы извлекается грунт.
4. В пустое пространство устанавливается арматурный каркас.
5. Всё заливается бетоном.

При этом возможно как удаление обсадной трубы в процессе замоноличивания скважины, так и оставление её в грунте как части буронабивной сваи.

В каких случаях применяется

Свайно-ростверковый фундамент устраивается:

• На грунтах, имеющим слишком низкие показатели прочности. Размещаемые сваи проходят сквозь слои “слабого грунта” пока не достигнут достаточно прочный слой для передачи вышележащих нагрузок.
• В случае необходимости передачи на грунт значительных нагрузок (мачты, башни, опоры, дымовые трубы и т. п.).

Расчет

Расчёт свайно-ростверкового фундамента является комплексным и включает в себя:

• Расчёт по первому предельному состоянию (проверка несущей способности сваи по грунту, прочности материала свай и ростверков):
  • Производится определение длины сваи, после чего определяют её несущую способность, рассчитывают необходимое количество свай и определяют фактическую нагрузку, приходящуюся на сваю. Затем фактическая нагрузка сравнивается с допустимой. Расчёт правильный, если полученная нагрузка не превышает значений допустимой. Окончательной проверкой на данном этапе является проверка прочности куста свай.
  • Выполняется расчёт ростверка на продавливание.
• Расчёт по второму предельному состоянию (расчёт осадок основания фундамента):
  • Определяются вертикальные напряжения от собственного веса в пределах исследуемой толщи грунта. Затем полученные значения умножаются на 0,2. На основе и тех, и тех значений строится эпюра напряжений относительно существующей толщи грунта и глубины фундамента.
  • Рассчитываются дополнительные вертикальные напряжения от внешней нагрузки. Эти значения также заносят в эпюру.
  • Идёт разбивка толщи грунта на равные участки.
  • Определяется место пересечения эпюр нагрузок, которое является нижней границей сжимаемой толщи основания.
  • В пределах сжимаемой толщи грунта (от верха фундамента и до нижней границы сжимаемой толщи основания) на основе полученных значений нагрузок идёт расчёт осадок фундамента.
  • Проводится сравнение полученного значения осадки с предельно допустимым значением деформации основания. Сваи подобраны правильно в случае, когда размер осадок меньше предельно допустимых значений.

Цена

Стоимость свайно-ростверкового фундамента во многом зависит:

1. от условий эксплуатации;
2. уровня грунтовых вод;
3. материала и формы свай;
4. материала ростверка;
5. размера свай;
6. технологии монтажа;

Итог

В целом свайный фундамент показал себя достаточно надёжным при строительстве тяжёлых и больших по размерам зданий. Он достаточно долговечен, прост и удобен при монтаже, что особенно важно в условиях тесной городской застройки.

При наличии же на строительной площадке слоёв слабых грунтов только свайный фундамент способен обеспечить устойчивость будущих зданий и сооружений.