Виды
Изделия делятся на 2 группы:
- готовые ЖБИ, производятся в заводских условиях;
- каркасные конструкции, которые заливаются бетоном на участке после монтажа в грунт.
Первый вариант используется для строительства основания по грунтоцементной, буронабивной, инъекционной технологии. В данном случае на изделия не оказывает воздействие существенная нагрузка при заглублении в почву. Это позволяет сохранить целостность ЖБИ.
Второй вариант применяется, когда планируется использовать следующие методы забивки железобетонных свай: с помощью гидравлического молота, оборудования, продуцирующего вибрационные волны, техники вдавливания под воздействием статического давления.
В этих случаях увеличивается риск преждевременного разрушения ЖБИ, что приводит к снижению надежности всей конструкции. По данной причине сначала в почву заводят металлический каркас.
Кроме того, железобетонные изделия делятся на группы с учетом формы сечения: круглая, прямоугольная, квадратная. Различают также сваи по типу конструкции:
- монолитные;
- составные.
Форма наконечника, заглубляемого в почву, тоже отличается: бутылочного типа, конусообразная, существуют и тупоконечные изделия. При выборе учитывают способ установки опор и тип грунта.
Монолитные
Эти цельные изделия производятся в заводских условиях. Их отличает многовариантность решений: существуют остро- и тупоконечные монолитные сваи данного вида, прямоугольного, квадратного и круглого сечения. Внутри ЖБИ — каркас, заполненный бетоном, пустоты отсутствуют. Это повышает прочность изделий.
Устанавливаются сваи путем вдавливания в почву. Предварительно бурить отверстия под них не нужно. Монолитные ЖБИ используются для возведения объектов разного целевого назначения: частное жилье, гражданское строительство. Отличает изделия данного вида существенный вес. Для транспортировки, монтажа понадобится специальная техника и несколько рабочих.
Пустотелые оболочковые
По названию можно понять, как устроены железобетонные сваи этой группы. Внутри они полые. Снаружи опоры не отличаются от монолитных аналогов. Однако для установки пустотелых ЖБИ необходимо подготовить участок: делают отверстия под сваи, при этом их диаметр ненамного превосходит размер железобетонных изделий, т. к
важно обеспечить надежную фиксацию
Существуют составные ЖБИ. Их собирают из нескольких элементов перед тем, как будет осуществляться погружение в грунт.
Набивные
Различают варианты:
- с ненапрягаемой продольной арматурой, поперечным армированием;
- с напрягаемой продольной арматурой, поперечное армирование в большинстве случаев также выполняется, но существует вариант без усиления таким способом.
По форме набивные конструкции тоже отличаются: прямоугольные, квадратные, круглые. Однако при монтаже в сложных грунтах (в регионах с низкой среднесуточной температурой) предпочтение следует отдавать последнему из вариантов. Если использовать сваи квадратного сечения, увеличивается риск их крена. Это приведет к разрушению постройки в дальнейшем.
Набивные сваи отличаются по технологии монтажа. Сначала устанавливается гильза из прочного материала. Затем выполняется монтаж арматуры и заливка бетона. Распространен вариант свай набивного типа с уширением в нижней части. Гильза может быть заполнена песком, грунтом, но для строительства крупных объектов применяют бетонную смесь.
Источник компания “Сваебой”.
Сваи каркасные железобетонные.
Арматурный ЖБ каркас – это поперечная арматура из хомутов в прямоугольном контуре. По углам контура – пять стержней прямоугольные из стали различной прочности и диаметра. Часть стержней (2 и 3), у которых ниже прочность стали меньше, идут в одной диагонали, стержни 4 и 5 с более высокой прочностью стали – пол другой.
В результате различия в прочностных свойствах и относительных удлинений стали первым своего предельного состояния разрыва достигает стержень 5 из наиболее прочной стали. После разрыва первого стержня разрывается стержень 4, затем стержни 3 и 2. Из-за последовательности разрыва общее разрывное усилие снижается.
Этот способ позволяет снизить разрывное усилие при разделении свай на части путем выполнения рабочих стержней арматурного каркаса из стали различной прочности, что приводит к последовательному разрыву стержней при меньших нагрузках. Основное достоинство вида сваи каркасные железобетонные: снизить разрывное усилие за счёт использования в конструкции свай из металла неодинаковой прочности. При этом стрежни из стали разной прочности располагаются по разным углами конструкции, и первым принимает усилие на разрыв стрежень из самой прочной стали.
Применение ростверка
Ростверк – это элемент структуры фундамента, который соединяет сваи в цельную конструкцию и представляет собой опору для несущих составляющих. По некоторым отзывам, можно обойтись и без него. Однако, основание на забивных жб опорах с ростверком надежнее и устойчивее, чем в ситуации с его отсутствием.
По способу изготовления различают железобетонные и металлические.
Для получение первых заливают раствор в предварительно подготовленную опалубку с вмонтированным и зафиксированным арматурным каркасом.
Чтобы изготовить металлический ростверк, применяют металлопрокатные изделия, такие как двутавр, рельс, швеллер. Их кладут на забитые по уровню опоры и приваривают к железным стержням, которые видны за пределами опор. Составляющие скрепляются сваркой или болтами.
Существует три типа ростверка:
- висячий. Располагается на значительной дистанции от почвы, присутствует неизолированная пустотелость под полом. Используется при сооружении временных построек: бань, мансард, небольших дачных строений. В этом случае допускается использование мини жб свай.
- мелкозаглубленный. Опускается на незначительную глубину в грунт. Не могут выступать в роли опоры, применяются как средство предохранения пространства под полом, здания от неблагоприятных климатических условий, изменений движения воздушных масс;
- заглубленный. Для его создания роют траншею схожую с ленточным основанием. Представляет собой экстраопору для здания, упрочняет фундамент на сваях, идеально соответствует строительству основательного круглогодичного помещения.
Размеры разных типов свай
В соответствием с положениями ГОСТ №19805, цельные опоры квадратного сечения (С) выпускаются в следующих типоразмерах:
| Сечение, см | Длина, м |
| 20*20 | 3-6 |
| 25*25 | 4-6 |
| 30*30 | 3-12 |
| 35*35 | 4-16 |
| 40*40 | 4-18 |
Тело сваи изготавливается из бетона, соответствующего классу В20 по прочности на сжатие, марки F150 по морозостойкости и классу гидрофобности W8. В зависимости от типа армирования конструкции могут иметь пространственный либо продольный каркас из стержней арматуры А2 и А3 диаметром 11-16 мм.
Стальными сетками дополнительно укрепляется торцевая часть опоры, принимающая на себя удары дизель-молота в процессе забивки. Острие сваи усиливается обоймой из листового металла либо наваренным на каркас конусом из арматуры.
Рис. 1.2: Цельные квадратные сваи
Квадратные сваи с круглой полостью марки СП поставляются в двух типоразмерах:
| Сечение, см | Длина м |
| 30*30 | 3-12 |
| 40*40 | 3-12 |
Конструкции производятся из тяжелых бетонов марки М200 и М300. В сваях из бетона М200 минимальная толщина стенки составляет 60 мм, в свая из бетона М300 — 40 мм. Никакого функционального назначения внутренняя полость не несет, ее задача — удешевить стоимость железобетонной опоры посредством снижения расходных материалов при ее изготовлении. Сваи марки СП имеют ограничение в применении — они не могут использоваться в регионах с повышенным риском сейсмической активности.
Рис. 1.3: Сваи круглого сечения
Сваи типа СК — круглые полые конструкции, производятся в следующей размерной сетке:
| Диаметр, см | Длина, м |
| 40 | 4-18 |
| 50 | 4-18 |
| 60 | 4-18 |
| 80 | 4-20 |
Тело круглых свай выполняется из бетона марки М300. Для армирования используется пространственный каркас, состоящий из продольных стержней арматуры класса А1-А3, соединенных спиралью из стальной проволоки В1 диаметром 5 мм. Такие сваи могут производится в двух исполнениях — с закрытым и открытым нижним торцом, в последнем случае при забивке внутренняя полость сваи заполняется грунтом, что придает ей дополнительную устойчивостью.
Рис. 1.4: Сваи-оболочки
Сваи-оболочки (СО) являются разновидностью круглых свай. Оболочками именуются все полые конструкции круглого сечения, диаметр которых превышает 80 см. На сегодняшний день производится 3 типоразмера свай СО:
| Диаметр, см | Длина, м |
| 100 | 4-12 |
| 120 | 4-12 |
| 160 | 4-12 |
Сваи-оболочки всегда изготавливаются с открытым нижним торцом. Толщина стенок оболочек в конструкциях диаметром 100 и 120 см. составляет 10 см, в опорах диаметром 160 см — 13 см. Также существует класс усиленных свай-оболочек, изготавливаемых из бетона М300 и имеющих толщину стенки 20 см. Длина таких конструкций может доходить до 20 м.
Рис. 1.5: Составные сваи со сварной пластиной
В составной конфигурации производятся три вида свай — квадратного сечения, круглого и сваи-оболочки. Рассмотрим их типоразмеры:
| Тип сваи, сечение/диаметр (см) | Длина, м |
| С 30*30 | 14-24 |
| С 35*35 и 40*40 | 14-28 |
| СК 40, 50, 60 | 12-36 |
| СК 80 | 12-24 |
| СО 120 | 12-24 |
| СО 160 | 8-24 |
| СО 300 | 12 |
Существует множество способов соединения составных секций, наиболее распространенный из которых — стыковка посредством сварной пластины. При погружении составных свай первостепенно забивается первая секция, после чего копр поднимает и устанавливает на нее 2-ю секцию, сварщик обрабатывает пластины и выполняется забивка опоры на требуемую глубину.
Полые сваи круглого сечения
Применение круглых железобетонных свай в большей степени относится к индустриальному, гидротехническому и энергетическому строительству. В отличие от прямоугольных элементов, круглые изготавливаются методом центрифугирования, значительно повышающего плотность и прочность бетонной смеси. Благодаря лучшей технологичности и тонкостенной конструкции, круглые полые сваи легче сплошных аналогов, на них расходуется меньший объем бетона и количество арматуры.
Они выпускаются с заостренным и открытым концом, диаметром от 300 мм до более чем метрового сечения, длина сваи начинается от 6 м. Оголовок круглой сваи может снабжаться обоймой для наращивания секций. Кольцевой нож на нижнем обрезе элемента увеличивает удельное давление на грунт, способствуя эффективному погружению.
Стоит упомянуть такую особенность работы полых свай, как формирование грунтового ядра внутри полости при погружении. Обладая высокой плотностью в следствии механических нагрузок, оно придаёт свае дополнительную несущую способность.
Монтаж
Выбор способа заглубления делается с учетом структуры почвы на участке, где планируется строительство. Для этого проводят исследования грунта. На основании полученных результатов составляется проектная документация.
Такие изыскания позволяют оценить подвижность грунта, определить глубину введения опор в почву. Кроме того, перед началом монтажа выполняется расчет достаточной нагрузки, оказываемой на 1 сваю. На основании этой информации определяют количество опор для строительства фундамента.
Производится пробное введение сваи в грунт. Это позволяет оценить, как она будет вести себя под воздействием постоянной нагрузки на сжатие, растяжение. Наблюдения продолжаются до 1 недели. Для заглубления опор используют способы, основанные на воздействии динамических или статических нагрузок. В каждом из случаев оголовок следует защитить от разрушающего воздействия молота.
Другие методы:
- вибропогружение;
- комбинированный способ.
Первый из вариантов выполняется путем постоянного подъема и опускания опоры. Благодаря этой технологии свая погружается на проектную глубину. Этот метод применяется, если почва достаточно сильно насыщена влагой.
Комбинированный способ заглубления ЖБИ предполагает необходимость совмещения технологии вибропогружения с одновременным подмыванием грунта, что выполняется с целью насыщения его водой, и метода забивания (с помощью специального молота). Этот вариант используется, если земля слишком твердая.
Выбирается метод вибропогружения и забивания, только если планируется приобретать монолитные опоры
Нужно проявить осторожность при использовании технологии воздействия вибрации на сваи, т. к
это может стать причиной ухудшения состояния фундамента на соседних участках.
Пустотелые ЖБИ устанавливают посредством буровой технологии заглубления. При этом изделия устанавливают в готовые отверстия. Пространство между грунтовыми стенками и поверхностью сваи заполняют цементным раствором.
Что такое свайно-ростверковый фундамент
Свайный фундамент, наверное, представляют себе все: это некоторое количество свай, заглубленных в грунт до уровня несущего слоя или ниже уровня промерзания. В чистом виде этот тип фундамента используется редко. Виной тому своеобразная конструкция, которая не позволяет перераспределять между сваями нагрузку от дома. Потому свайный фундамент в основном делают под срубы из бревна или бруса, иногда — под каркасные постройки. Эти типы стройматериала, из-за своих особенностей, сами перераспределяют нагрузку. С домами из других материалов они совместимы плохо.
Зато их усовершенствованный вид — свайный фундамент с ростверком — лишен многих недостатков и может использоваться и под кирпичные, и под блочные постройки. В них все опоры завязаны при помощи ленты из металла или железобетона (бетона) в единую конструкцию. Эта лента и называется ростверком.
Так выглядит свайно-ростверковый фундамент вынутый из земли
Ростверк — это часть фундамента, объединяющая оголовки свай и служащая опорой для стен. Именно ростверк принимает, и за счет замкнутой конструкции, перераспределяет нагрузку, передавая ее на сваи. Он может быть металлическим, деревянным, бетонным или железобетонным. По типу исполнения бетонные (железобетонные) ростверки бывают низкими и высокими.
Различают свайные фундаменты с высоким и низки ростверком
Высокий ростверк находится выше уровня земли. Чаще всего его делают из металла — швеллеров большого сечения или квадратных металлических труб. Еще делают такой ростверк из бетона, но его устройство сложнее: приходится придумывать, как залить ленту на расстоянии от земли.
Как работает ростверк и что он дает
Любой дом в разных частях будет давать разную нагрузку: отделка, мебель, санфаянс, другие вещи размещены неравномерно. Следовательно, и нагрузка от разных его частей будет разной. Ростверк принимает на себя эти неравномерные нагрузки и перераспределяет их. Сваям уже передается «выровненная» нагрузка.
Чем отличаются свайные и свайно-ростверковые фундаменты (чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)
Чем это хорошо? Тем, что при одинаковой нагруженности свай, меньше шансов на то, что они будут усаживаться неравномерно. А неравномерная усадка ведет, как известно, к трещинам в фундаменте и стенах. Потому свайно-ростверковый фундамент более стабилен. Хотя главный недостаток свайных фундаментов остается: мы не можем знать, что за грунт находится под каждой из свай. Потому спрогнозировать их поведение нереально. Именно поэтому их не очень любят архитекторы: гарантировать многолетнюю эксплуатацию дома невозможно.
Ленточный фундамент на сваях
Более предсказуемы в этом плане низкие ростверки. Они начинаются обычно ниже уровня земли и отливаются из армированного (или нет — зависит от проекта) бетона. Причем арматура свай связывается с арматурой ростверка.
В этом случае ростверк — это мелкозаглубенный ленточный фундамент и изготавливается он по той же технологии. Отличается тем, что имеет жесткую связь со сваями, что в разы повышает надежность и устойчивость конструкции. Еще такие фундаменты называют ленточными на сваях или свайно-ленточными. Такая конструкция является почти идеальной: сочетает в себе плюсы свайного и ленточного фундамента, в значительной мере компенсируя их недостатки.
Устройство свайно-ленточного фундамента (чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)
Как он работает? Нагрузка от дома передается на ленту. Благодаря наличию продольной арматуры перераспределяется по всей площади. Так как лента опирается и на грунт, то часть нагрузки передается ему, остальная приходится на сваи. При этом нагрузка и усадка равномерны: их «выравнивает» лента.
В зимнее время, когда начинают на фундамент воздействовать силы пучения, проявляются все плюсы свайно-ленточного фундамента. Если дом стоит на пучнистых грунтах, их глубина заложения ниже уровня замерзания, очень сложно представить условия, при которых дом перекости или он даст неравномерную усадку.
При воздействии сил пучения на ленту, «пятки» свай, да и они сами, не дают возможности грунтам сдвинуть фундамент. Потому ленточно-свайные фундаменты — отличный выбор на сильно пучнистых почвах. Затраты при этом гораздо выше, чем при строительстве обычного свайного фундамента, но намного ниже, чем при строительстве ленты ниже глубины промерзания.
Плюсы и минусы
К достоинствам забивных свай следует отнести:
Возможность использования на всех типах грунтов, исключая скалистые. Опоры способны выдерживать значительные нагрузки. Срок службы свай превышает период эксплуатации дома. Технология производства позволяет стволам переносить не только вертикальные, но и горизонтальные воздействия подвижных слоев грунта
Это особенно важно при большой глубине погружения. Установка свай занимает немного времени. Объемы земляных работ или использованного строительного материала невелики. Возможность производить работы в течение всего года в любых условиях.. Недостатками следует считать:
Недостатками следует считать:
- Отсутствует возможность создания подвалов, цокольных этажей и прочих заглубленных помещений.
- Необходимость использования специальной техники.
- Значительные неудобства при погружении для жителей близлежащих домов.
- Имеется опасность нарушения режима работы фундамента соседних зданий при слишком плотном приближении строительства.
ВАЖНО! Сложности с обустройством подвалов в большей степени являются следствием неготовности грунта, а не типом основания. Даже при отсутствии помехи в виде опор, строительство подземных помещений вызывает непреодолимые затруднения из-за высокой пучинистости, обводненности или неустойчивости грунтов.
Характеристики изделия
Размеры:
Конструкции из железобетона отличаются по площади сечения.
Основные размеры (в см):
30 х 30;
35 х 35;
40 х 40.
Сваи первого типа (30 х 30) не могут быть более 12 м, для двух других длина не должна превышать 16 метров. Минимальная длина – 3 м и 4 м соответственно. Если на стройплощадке требуется использование свай больших размеров, их делают составными. Это обеспечивает, с одной стороны, менее проблематичное погружение по сравнению с цельными сваями, с другой – возможность отклонения от вертикали.
Также есть разновидности свай с сечением 20 х 20 и 25 х 25, от 3 до 6 м. Такие конструкции из железобетона применяются при строительстве сельскохозяйственных комплексов, ангаров и других некрупных сооружений.
Общие технические характеристики:
Характеристики свай, как и других конструкций из железобетона, состоят из марки бетона, необходимого для приготовления опоры. Чем выше марка, тем выше степени прочности изделия. Маркировка на железобетоне обозначает сорт раствора, который и определяет предел прочности при сжатии и класс бетона.
ГОСТом определяются основные требования к качеству изделия: устойчивость к морозу и влаге (показатели, которые зависят от марки бетона). При маркировке морозостойкость обозначают латинской буквой «F», а влагостойкость – буквой «W». Вес опоры определяют с помощью размеров основания. Масса железобетонного изделия тем больше, чем больше размеры основы. Также вес железобетонной конструкции зависит от типа используемого бетона. Преимущество отдают забивной свае, с поперечным сечением 80 см. Они, в свою очередь, подразделяются на несколько видов:
арматура, которая в процессе изготовления подвергается напряжению;
железобетон ненапрягаемый. Используют стержневую арматуру и арматурную проволоку.
Главные требования к любому типу жб опор:
несущая способность – менее 60 тонн;
морозостойкость – 150F и более;
водонепроницаемость – W2 и более.
Разновидности железобетонных свай
Универсальными считаются изделия, имеющие сплошное цельное сечение (квадрат) и ненапрягаемую арматуру. Существуют такие типы (с маркировкой по государственному стандарту):
цельные и составные сплошного квадратного сечения (С, СЦ);
полые круглого сечения (трубчатые) (СК);
прямоугольного (СГ);
сваи-колонны (ІСД);
цельные с круглой полостью квадратного сечения (СП);
сваи-оболочки (СО).
По другой классификации изделия делятся на:
Монолитные, которые не имеет пустоты внутри. Чтобы погрузить ее, выемка в грунте необязательна. Монтируются с помощью молота или пресса, который вбивает (или вдавливает) основу конструкции в почву.
Пустотелые, представляющие собой оболочку, для погружения которой необходима скважина в грунте.
Набивные, технология которой подразумевает, что основу на такихопорах погружают в приготовленную заранее выемку.
Чем забивают сваи в почву
Мы выяснили, что винтовые и буронабивные (буроинъекционные) стержни не требуют применения крупногабаритной строительной техники. А вот забивные стержни самостоятельно погрузить в грунт не получится. Для этого используется машина для забивки свай. Она может быть на гусеничном ходу или на колесной тяге.
Гусеничная техника просто так попасть на стройплощадку не сможет. Для ее транспортировки потребуется заказывать трал, а это ведет к удорожанию процесса строительства. Колесная техника в этом плане более мобильна, поэтому ее использование более экономично.
Техника для забивания свай
Сейчас мы рассмотрим разновидности строительной техники, которая используется для погружения железобетонных свай в почву.
Они принципиально различаются между собой, прежде всего, по способу погружения:
1. Сваезабиватель (копёр промышленного масштаба). Принцип работы данной установки состоит в нанесении серии ударов по свае, установленной в необходимом положении. Сами удары наносятся молотом, виды которого также могут различаться:
- Дизельный молот. Работает за счет сгорания дизельного топлива. Ударная часть молота поднимается, а в цилиндр впрыскивается топливная смесь. При падении молота происходит взрыв в цилиндре (воспламенение топлива). При этом энергия удара направляется к свае, а ударная часть идет вверх. Снова впрыскивается топливо, в результате чего молот забивает сваю.
- Гидромолот. Гидравлический привод осуществляет и подъем, и опускание ударной части молота. Это дает возможность регулировать силу удара. Например, при строительстве вблизи уже жилых зданий целесообразно использовать не очень сильные, но частые удары.
2. Вибропогружатель. Машина для установки и забивания стержня сваи, работающая по принципу создания вибраций вдоль оси сваи, существенно отличается от копера. Питание машины происходит от гидропривода или электродвигателя. Устройство имеет вращатель и пригруз, на котором смещен центр тяжести. Оно закрепляется на оголовке сваи, а под весом вибрации создает все условия для погружения стержня.
3. Сваевдавливающая установка. Такая техника способна плавно вдавливать железобетонные стержни в почву. Лишь на завершающем этапе погружения допускается нанесение ряда ударов по стержням с целью достижения стержнями плотных слоев грунта. Такая установка используется в таких случаях, когда строительство ведется вблизи жилых домов или уже построенных сооружений. Она позволяет избежать повреждения зданий в результате сильных ударных вибраций.
Работы по забивке свай
На практике работы по забиванию свай производятся в следующем порядке:
- Установка для забивания свайподготавливает железобетонный стержень. Для этого стержень устанавливается в такое положение, в котором он будет погружаться. То есть, стержень устанавливается в наголовник устройства.
- Производится вдавливание стержня в грунт до тех пор, пока будет существовать возможность его вдавливания.
- По стержню наносятся удары, благодаря которым он утапливается на заданную глубину.
Можно заключить, что самостоятельно изготовить фундамент свайного типа можно при помощи буронабивных или винтовых свай. Либо же арендовать копер и приобрести комплект железобетонных свай. Использование специальной техники для забивания свай позволит достаточно эффективно и быстро построить фундамент, в надежности которого не придется усомниться.
