Забивные сваи уже прочно закрепились на рынке малоэтажного строительства. Реклама продавцов обещает использование свай в любых грунтах под любые дома. Как это обычно бывает в рекламе, выпячивают преимущества, но не сообщают о недостатках и особенностях использования. Вот об этих нюансах и пойдет речь далее.
История вопроса
Изначально забивные сваи применялись исключительно при строительстве крупных объектов. Минимальный размер сечения был 300х300 мм, стандартная длина начиналась от 6 м. По этим причинам строительные нормы, а потом уже свод правил содержал формулы и таблицы, рассчитанные на большие сваи.
В СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» впервые появился раздел про сваи для малоэтажной застройки (сейчас действует уже СП 24.13330.2021). В нем появились таблицы параметров для глубин менее 3 м, а это очень важно для расчета несущей способности. Размер свай для частных домов тоже меньше — 150х150 или 200х200 мм, а минимальная длина начинается от 3 м.
Как работает свая
Несущая способность сваи при прочих равных условиях зависит от глубины погружения и размера сечения. Попробуйте забить в грунт на одинаковую глубину арматуру и заостренный черенок от лопаты, а потом попытайтесь надавить. Арматуру, возможно, удастся протолкнуть еще глубже, а вот черенок — сложнее. При выдергивании черенок тоже потребует больше усилий.
При забивке сваи грунт вдавливается в стороны и уплотняется внизу. Чем плотнее и тверже грунт, тем лучше он будет держать сваю, причем по всей ее поверхности.
На конце сваи образуется участок переуплотненного грунта. Он аналогичен сфере взаимодействия, которая возникает под площадным фундаментом, и имеет форму луковицы. За счет малого размера площади опоры сваи (в сравнении с другими фундаментами) размер этой «луковицы» существенно меньше, за ее пределы воздействие от здания обычно не выходит. Получается, что участок грунта, принимающий основную часть нагрузки на себя, формируется в процессе забивки сваи, тогда как для плиты, столба или ленты должно пройти длительное время. То самое, за которое здание дает осадку. Это является причиной, по которой свайный фундамент осадку почти не дает.
Принцип расчета забивных свай
Сваи рассчитывают на несущую способность, на выдергивание и на осадку. В случае с малоэтажными зданиями и сооружениями считать осадку для свайного фундамента особого смысла нет. Если нагрузка не превысит несущую способность сваи, осадка будет ничтожно мала.
Есть два типа свай: стойки и висячие. Стойками считают такие сваи, которые опираются на скальные грунты или на грунты с модулем общей деформации от 50 МПа, т. е. малосжимаемые. Висячими являются все остальные сваи. Разница в расчетах только в том, что для стоек пренебрегают трением по боковой поверхности, поскольку его величины ничтожно малы в сравнении с лобовым сопротивлением. Это не значит, что его нет, просто так упрощают расчет.
В СП 24.13330.2021 есть две таблицы, которые лежат в основе расчетов по несущей способности. В одной приведены расчетные сопротивления грунтов под концом сваи на разных глубинах, в другой — трение по боковой поверхности, тоже для разных грунтов и глубин. Если быть точным, то таких таблиц четыре: для «взрослых» свай и тех, что предназначены для малоэтажного строительства.
Если мы начнем их сравнивать, то обнаружим интересную и важную деталь: в таблицах для свай неглубокого заложения, помимо значений сопротивления на глубине 2 м, будет дополнительная градация по коэффициенту пористости. Это значит, что без лабораторных определений физических свойств (строго из монолитов) сваю не посчитать.
Второй расчет — на выдергивание силами морозного пучения. Понятно, что для непучинистых грунтов его выполнять нет смысла, а в остальных случаях — крайне желательно. В расчете учитывается нагрузка на сваю, поэтому наилучший результат дает свая, нагруженная близко к пределу несущей способности.
В чем особенность применения забивных свай в малоэтажном строительстве
После долгой преамбулы можно, наконец, подойти к особенностям применения забивных свай под частные дома. Во главе угла я бы поставил проведение инженерно-геологических изысканий. В идеале их надо делать для расчета любого типа фундамента, но в случае свайного фундамента без них не обойтись. Это тот случай, когда самостоятельно выкопать ямку и определить грунт на уровне песок/глина ничего не даст.
Свая должна опираться на грунт, обладающий высокими показателями деформационных свойств, и входить в него минимум на 1 м. Чтобы определить длину свай и их количество, надо посчитать ее несущую способность, а для этого потребуются знания о геологическом строении и свойствах грунтов на глубину, превышающую длину свай хотя бы на 2-3 м (по нормативам — на 5 м). Бывают условия, при которых такой тип фундамента не подходит, подробнее об этом напишу в отдельной статье. Отчасти это связано с ограничением по глубине: далеко не на каждый участок сможет заехать полноценный копр, а техника, используемая для забивки свай небольшого сечения, не работает с длиной более 6 м.
Чтобы не допустить морозного пучения, свая должна быть на него рассчитана. Давление сил морозного пучения существенно превышает нагрузки от частного дома, а вариант защиты с помощью утепления в этом случае малопродуктивен.
Нагрузка на сваи передается через ростверк — балку, которая объединяет сваи. Он может быть висячим или лежачим. Для частного дома лучше использовать висячий ростверк, в противном случае придется применять противопучинистые меры.
