Особенности фундамента на буронабивных сваях и детали устройства своими руками

Впервые технология закладки буронабивных свай была применена в 1899 году русским инженером А.Э. Страусе.

Сегодня такой фундамент широко используется в частном и промышленном строительстве, а правила его возведения контролируется сводом правил в СП 24.13330.2011 и СП 50-102-2003.

В статье рассмотрим все аспекты, связанные с возведением фундамента на буронабивных сваях, из каких этапов состоит устройство данного типа основания, его плюсы и минусы, а также примерные цены.

Что это такое, характеристики свайных опор

Буронабивные сваи – силовая конструкция, которая отвечает за передачу нагрузки от дома на несущий слой грунта. Опорные элементы создаются непосредственно на стройплощадке, когда заранее делают усиление подготовленных шурфы арматурным каркасом и заливают бетонным раствором.

Буронабивные сваи можно использовать в качестве самостоятельных силовых элементов, например:

• при строительстве заборов;
• легковесных хозяйственных построек;
• временных сооружений (бытовок).

В частном строительстве, при возведении жилых домов, кирпичных гаражей и т.д., оправданно применение свайно-ростверкового фундамента или монолитной плиты.

Верхняя часть силовой конструкции (лента или плита) связывает отдельно стоящие опоры и воспринимает на себя суммарные нагрузки от дома, равномерно распределяя их между буронабивными сваями. Таким образом получают надежное несущее основание для тяжеловесных сооружений 1-й и 2-й степеней ответственности.

Особенности устройства представленного типа основания:

• с защитой стен скважины за счет применения обсадных труб (погружных и извлекаемых);
• с защитой стенок шурфов от обсыпания с помощью бентонитового раствора;
• подача бетона через полость непрерывного шнега.

По форме буронабивные сваи могут иметь одинаковое сечение по всей высоте или быть усложнены расширенной пятой в нижней части для улучшения несущей способности фундамента.

Плюсы и минусы

Преимущества следующие:

• доступная технология для применения в частном строительстве;
• высокая скорость возведения – уже через две недели после бетонирования скважин можно приступать к следующему этапу возведения дома;
• эффективны при строительстве практически на любых типах грунта, в том числе на пучинистых и сыпучих почвах, а также на участках со сложным рельефом;
• удобство монтажа на площадках с высокой плотностью застройки;
• значительная несущая способность каждого силового элемента – до 400 т.

Помимо очевидных достоинств технологии, необходимо также учитывать ее недостатки:

• потребность в расходе большого количества бетона;
• сложность контроля над выполняемыми технологическими процессами;
• необходимость привлечения спецтехники при закладке фундамента на значительную глубину (более 2 м);
• при строительстве на пучинистых грунтах необходимо преждевременно продумать уширение пяты опоры и обвязку конструкции ростверком, чтобы предотвратить выталкивание сваи из почвы в результате действия сил морозного пучения;
• строительство подземных помещений в доме на буронабивных опорах окажется затратным по времени и средствам мероприятием.

Сфера применения

Применение технологии монтажа буронабивных свай считается оправданным в таких ситуациях:

• ведется строительство промышленных объектов и тяжеловесных конструкций, жилых домов и построек сельскохозяйственного назначения на крутых склонах;
• возводимый объект по проекту расположен на заболоченной местности, а также на участках со слабым грунтом, где несущий пласт и точка промерзания расположены достаточно глубоко, но не ниже 3 м от уровня поверхности;
• высокая плотность застройки на рабочем участке, что предопределяет необходимость контроля динамических нагрузок на существующие дома и сооружения.

Если гидрогеологические условия на участке обуславливают необходимость бурения скважин на глубину до 5 метров, то такая методичка считается экономически нецелесообразной. В таком случае эксперты рекомендуют частным застройщикам выбирать свайно-винтовое основание или «плавающую» плиту.

Монтаж основания своими руками

Одно из преимуществ буронабивной технологии – возможность закладки свайного фундамента своими руками. При этом частный застройщик должен следовать установленным правилам строительства в проектировании и монтаже.

Проектирование

Согласно своду правил 24.13330, перед проектированием свайного фундамента необходимо провести исследование гидрогеологических особенностей участка, чтобы определить в конечном результате глубину расположения несущего пласта и рассчитать максимально допустимый вес, который способен вынести грунт без угрозы для целостности сооружения.

Упрощенная методика расчета буронабивного основания сводится к вычислению:

• сборной нагрузки от всех конструкций (стен, перекрытий, облицовки, кровли, пристроек), мебели, людей, а также нагрузок от ветра и снега;
• грузоподъемности одного силового элемента в зависимости от параметров сваи – длины, диаметра и т.д.

Для определения потребности в количестве буронабивных опор нужно суммарные нагрузки разделить на грузоподъемность одного силового элемента. Далее определяют оптимальный шаг между сваями в пределах по СНиП от 1,5 до 3,0 м при условии расположения в сопряжениях стен и по углам конструкции.

Пошаговая инструкция монтажа

Общий алгоритм фундаментных работ выглядит следующим образом:

1. Подготавливают участок к строительству: убирают строительный мусор, выравнивают поверхность, снимают плодородный слой почвы.
2. Подготовленную площадку размечают по проектной схеме с нанесением периметра сооружения и точек для бурения скважин.
3. В установленных местах разделывают скважины на проектную глубину.
4. Дно шурфов устилают утрамбованным слоем песка для увеличения несущей способности фундамента.
5. Если предусмотрено технологией, расширяют пяту с помощью специальной кирки. В этом случае подложку из песка делать нет необходимости.
6. Стенки скважин укрепляют бентонитовым раствором или обсадной трубой (пластиковой, из рубероида и т.п.).
7. Внутрь шурфов помещают смонтированные арматурные каркасы таким образом, чтобы над поверхностью оставались торчащие пруты для связки с ростверком.
8. Бетонируют скважины раствором, протыкая смесь арматурой для удаления пузырьков воздуха.
9. Переходят к обвязке, строительству ростверка или монолитной плиты.

Установка ростверка

Ленточный ростверк представляет собой плитную или монолитную конструкцию, которая нижней плоскостью опирается на поверхность буронабивных опор.

Ростверк может быть заглубленным, лежать на поверхности земли или нависать над участком. Последний случай рекомендован большинством строителей, поскольку конструкция защищена от давления почвы в зимний период в результате действия сил морозного пучения.

Порядок строительства:

• разметка участка, устройство шурфов, монтаж армокаркаса, бетонирование свай;
• строительство опалубки для ленточного ростверка;
• гидроизоляция внутреннего пространства опалубки гидрофобным материалом;
• монтаж и установка армирующего каркаса для ростверка;
• бетонирование ростверка.

Конструкция с нависающим ростверком усложняется за счет установки подпорок под нижнюю плоскость опалубки из досок, металлических профилей, кирпичей и т.д.

Установка монолитной плиты

Строительство монолитной плиты на буронабивных сваях дает значительный запас прочности фундаменту, который понадобится, если в процессе эксплуатации собственник решит достроить этаж, мансарду, усложнить кровлю и добавить прочие нагрузки на площадь основания.

Порядок монтажа:

• разметка участка;
• бурение скважин;
• устройство обсадной трубы;
• монтаж армирующего каркаса;
• бетонирование шурфа;
• устройство подушки из нерудных материалов под монолитную плиту;
• строительство опалубки по периметру плиты;
• гидроизоляция рулонным материалом;
• монтаж армокаркаса, закладка коммуникационных линий;
• связка арматуры буронабивных опор и будущей монолитной плиты;
• заливка рабочего пространства раствором уход за бетоном.

На участках с низкой несущей способностью, а также при строительстве сооружений, которые оказывают неравномерные нагрузки на опорную площадь основания, оправдана закладка монолитной ребристой плиты на буронабивных опорах.

Ребра жесткости в данном случае представляют собой фрагменты мелкозаглубленной ленты под несущими стенами сооружения, которые вместе со сваями являются опорой для монолита.

Расценки

Построить фундамент на буронабивных столбах можно своими руками, что позволяет существенно сэкономить. Однако ошибки при реализации технологии непременно скажутся на надежности силовой конструкции и долговечности самого сооружения. Не имея опыта в фундаментных работах, а также в проектировании подобных сооружений, стоит доверить работу профессионалам.

Также необходимо учитывать, что своими руками удобно закладывать опорные элементы диаметром до 300 мм и глубиной до 1,5–2 м, что обусловлено возможностями ручного бура и простейшими установками для устройства шурфов.

Среднерыночные цены на работу подрядчиков представлены в таблице ниже:

Диаметр сваи, мм	Стоимость работ, руб./м
150	1980
180	2150
200	2230
220	2400
250	2450
300	2300
320	3220
350	3450
400	3700
426	3900
450	3950
500	4210
530	4375
550	4450
600	5280
620	5450
800	6435
1000	7410
1200	9550

Стоимость закладки буронабивных свай будет определяться объемом и сложностью работ, а также особенностями технологических процессов (закладные или извлекаемые обсадные трубы, расширенная пята или одинаковое сечение по всей длине сваи и т.д.).

Дополнительная информация о возведении основания на буронабивных сваях

Заключение

Буронабивной фундамент способен выдерживать значительные нагрузки, что расширяет его сферу использования. Однако проконтролировать окончательное качество силовой конструкции достаточно сложно. Чтобы обеспечить запас прочности и продлить срок службы сооружения, возводят на буронабивных опорах ленточный ростверк или монолитную плиту.

Несмотря на доступность технологии, необходимо учитывать установленные требования и грамотно провести ряд расчетов. При возведении сооружений первой степени ответственности доверить строительство буронабивного фундамента лучше практикующим инженерам и конструкторам.

Расчет и устройство буронабивного фундамента своими руками с монолитным ростверком

Буронабивные сваи по степени надежности практически ничем не уступают другим опорам при строительстве домов малой этажности. Это один из наиболее надежных методов устройства фундаментов на почвах, подвергающихся сезонному пучению. Получаемые конструкции гарантируют целостность и прочность основания и, соответственно, стен возводимого дома.

Возведение такого основания своими руками целесообразно применять в таких случаях, когда невозможно возвести другие виды фундаментов. Его логично использовать, если несжимаемый слой расположен очень глубоко, например, при выполнении строительных работ на заболоченных участках или прочих ослабленных грунтах.

Затраты на буронабивной фундамент с ростверком под кирпичный дом можно считать оправданными, когда строительство ведется на местности со значительным уклоном. Также специалисты рекомендуют применение этого вида основания для сооружения облегченных деревянных или каркасных зданий.

Технология установки свай

Устройство фундамента этого вида включает сверление скважин и их дальнейшую заливку бетонной смесью. Для высверливания применяются ручные, электро/бензиновые буры. Менее трудоемкий этап подготовки скважин – привлечение специальной техники для бурения.

Процесс засверливания скважин под сваи можно выполнить и своими руками с помощью ручного мотобура, установив подходящий диаметр наконечника.

Прочность каждой сваи увеличивают каркасом из арматуры: внутрь пробуренных отверстий опускают 3−4 армирующих элемента с сечением 10−12 мм.

Специалисты советуют выполнять горизонтальную перевязку элементов каркаса на случай эксцентричных нагрузок или сдвигающих усилий. Для перевязки рекомендуется применять гладкую арматуру с сечением 6−8 мм, и шагом приблизительно в 1 метр.

В этом случае, армирующие стержни будут выполнять функцию связки сваи и железобетонного ростверка. То есть, находящаяся над землей и заглубленная части фундамента будут объединены в единое целое. При устройстве ростверка стержни должны выступать из оголовка сваи.

Помимо перечисленного выше, каркас из арматуры не допустит возможные разрывы и деформации из-за влияния морозного пучения.

Частичная и полная опалубочная конструкция

Далее, выполняется установка опалубки в пробуренную скважину. Но, ее функцию может выполнять сам грунт, если он достаточно плотный и не обсыпается. Тогда выставляется только верхняя часть опалубочной конструкции для выполнения оголовков свай.

Итак, опалубкой может быть сам грунт, пробуренный наконечником в 200−250 мм на 90 и до 150 мм в глубину, с принятым в расчет состоянием почвы. Если же вследствие особенностей почвы ее приходится раскапывать, то в качестве опалубки можно брать металлические или асбестоцементные трубы соответствующего сечения. При устройстве буронабивного основания своими руками, можно свернуть рубероид, превратив его в подобие трубы.

Для того чтобы не допустить выдавливания буронабивного фундамента во время сезонного вспучивания, его оголовник, который располагается на полметра (и более) ниже уровня земли, необходимо заизолировать чехлом из кровельной стали из оцинковки, несколькими слоями пленки или толем.

Этот чехол специалисты называют «рубашкой», которую советуют делать на всю глубину сваи. Аргументация выполнения этого действия следующая. Приподнимающийся грунт «скользит по установленной защите или приподнимает его, оставляя само основание неподвижным». Помимо этого, «рубашка» не дает цементному молоку стечь в грунт, соответственно, не снижаются прочностные характеристики бетона.

При сооружении каркаса нужно принять меры, которые не допустят его сдвига и соприкосновения арматуры с почвой. Для этого можно своими руками установить временные деревянные подпорки или клинья. Их можно будет удалять по мере заполнения скважины.

Перед укладкой бетона требуется выполнить расчет отметки нижнего края ленточного фундамента, или, говоря по-другому, ростверка. Для этого потребуется использование нивелира или строительного гидравлического уровня.

Укладка бетона

После того как процесс бурения завершен, сооружена опалубка и каркас, можно выполнять заливку бетонной смеси. Бетон укладывается слоями с поэтапным уплотнением – штыковкой. Для этого подходит только «тяжелый» раствор. Этот термин подразумевает использование следующих «тяжелых» заполнителей:

• кварцевый песок;
• щебень/гравий (прочных пород).

Бетонирование каждой буронабивной сваи выполняется непрерывно. Это означает, что временной промежуток между укладкой каждого слоя не должен превышать 1 часа. Процесс полного схватывания бетона завершается по истечении 28 дней, после чего можно нагружать полученную фундаментную конструкцию.

Применение буронабивной технологии в частном строительстве

Технология возведения буронабивных конструкций проста и подходит для устройства фундамента своими руками. Строительная индустрия имеет в своем распоряжении разнообразные виды буров под скважины с различным сечением. Их применение помогает выполнить бурение скважин до нескольких метров глубиной.

Диаметры свай также могут быть разные: от 15 до 40 см. Так называемая технология ТИСЭ предполагает использование специального бура, при помощи которого можно бурить скважины 20 см в диаметре с расширением в основании (до 40 или 60 см). Таким образом, достигается увеличение площади опоры, не позволяющей пучению вытолкнуть сваю.

Существуют также специальные механизмы (ямобуры, мотобуры и прочие) которые могут существенно облегчить выполнение этапа установки опор.

Недостатки и довод в пользу буронабивной технологии

Считается признанным факт, что основным недостатком этой технологии является невозможность сделать точный расчет, когда именно достигается необходимый несжимаемый слой, способный выдержать давление сваи.

Для того чтобы избежать досадных ошибок, скважины бурят до 1,5−2 метра, то есть, достигая точки ниже уровня промерзания, где почва имеет более плотную структуру. При низком показателе УГВ расчет несущей способности грунта соответствует 6 кг на 1 см².

Для индивидуальных застройщиков эта технология выглядит довольно привлекательно. В отличие от ленточного или монолитного типа, где укладывается сразу весь требуемый объем бетонного раствора, сваи можно укладывать поэтапно. При заливке одной опоры объем укладываемого бетона несоизмеримо меньше, чем при монолитном, что облегчает процесс подготовки и заливки. Поэтому выполнение этих работ можно сделать своими руками.

Расчет и место установки свай

На этапе разработки проекта производится расчет точного количества опор и их расположение. Опорные элементы устанавливают рядами по разметке стен дома, в его углах, в местах пересечениях стен и между таковыми.

Расчет расстояния между опорами определяется общим весом возводимой конструкции: чем она тяжелее, тем большее количество элементов и с меньшим расстоянием между собой они будут устанавливаться.

При этом учитывается минимально допустимое расстояние – не менее трех диаметров сваи. Причина этому такова, что если опоры располагать чаще, их несущая способность снижается.

Примерный расчет при диаметре свайной опоры в 40 см, допустимое расстояние будет равно 120 см (40х3). В процессе выполнения работ по установке своими руками, следует проверять уровень оголовков – они все должны выступать на равную величину. В дальнейшем, на них будет возводиться сам дом.

Расчет несущей способности

Чтобы подсчитать требующееся количество опор, нужны два показателя − вес конструкции и несущая способность отдельно взятого элемента. Расчет прочности одной свайной опоры зависит от марки используемого бетонного раствора. Так, при изготовлении сваи из М 100, она выдерживает 100 кг на 1 см². При сечении 20 х 20 см, площадь будет равна 400 см², а опора сможет выдержать до 40 т.

Таким образом, несущая способность грунта намного меньше, чем у самой сваи. Согласно этому, расчет точного количества элементов и несущей способности всей свайно-ростверковой конструкции невозможен без учета прочности грунта. Ранее был приведен расчет для заложения опоры ниже уровня промерзания. Но при изменении сечения, совершенно другой будет площадь и несущая способность свайно-ростверкового основания.

Ростверк – объединяющий состав свайно-ростверковой конструкции, повышающий устойчивость основания. При выборе устройства свайного фундамента без него, потребуется расчет, который сможет гарантировать, что все элементы устанавливаются на достаточную глубину. Тогда можно быть уверенным, что конструкция не просядет, и не будет «выдавлена» влиянием сил морозного пучения.