Вряд ли неведомой создатель фольклорного образа «избушки на курьих ножках» мог себе представить, что в будущем (то есть нашем настоящем) дома на сваях станут обыденностью, широко применяющимся методом строительства.
Сваи — это конструкции в виде столбов или колонн, передающие нагрузку от возводимого объекта на те геологические слои, которые в состоянии эту нагрузку вынести. При этом сваи могут располагаться в грунте и поддерживать постройку, стоящую на земле, а могут и вознести ее над водой или сушей — мы видим как бы парящими в воздухе не только мосты и пирсы, но и некоторые жилые и общественные здания.
Когда и зачем нужны сваи
Иногда сваи используются в архитектуре как выразительный дизайнерский прием, но чаще их применение продиктовано необходимостью. Ситуаций, когда сваи являются оптимальным техническим и функциональным решением, много:
- Слабая несущая способность верхних слоев грунта. Рыхлые или заболоченные почвы, где ленточный или плитный фундамент будет давать небезопасную осадку, а сваи позволят перенести нагрузку на глубоко залегающие плотные пласты;
- Строительство на землях, склонных к водной эрозии. Когда грунтовые воды вымывают почву и нарушают структуру грунта — сваи проходят сквозь проблемный слой, закрепляясь в более устойчивом, и испытывают меньшее влияние горизонтальных нагрузок, чем сплошные фундаменты;
- Пучинистые грунты в пятне застройки. Характеризуются сильными подвижками в ходе циклов замерзания и оттаивания — сваи в небольшой степени подвержены выталкиванию за счет небольшой площади опоры;
- Высокий уровень грунтовых вод с тенденцией к сезонным подтоплениям. Дом можно приподнять на сваях;
- Неровный рельеф участка. Используя сваи разной длины, можно установить дом горизонтально без выравнивания площадки;
- Сильно промерзающие грунты и вечная мерзлота. Воздушная подушка между грунтом и основанием дома препятствует температурному обмену: в здание не идет холод от земли, а грунт не подвергается оттаиванию и изменению несущей способности от тепла отапливаемых помещений;
- Тяжелые масштабные строения. Чем больше вес и высота здания, тем глубже должен быть фундамент, в этом случае установить сваи проще и экономичней, чем делать сплошную заливку на большую глубину и площадь;
- Возможная сейсмическая активность. Здания на сваях меньше реагируют на колебания почвы.
Виды свайных фундаментов
Свайный фундамент представляет собой конструкцию из определенного количества опор, которое рассчитывается в зависимости от предполагаемых нагрузок и свойств грунта. Конфигурация свайного поля может быть различной: сваи устанавливают по всей площади будущего сооружения или только под несущими стенами; в точках наибольших нагрузок формируют свайные кусты из нескольких опор, стоящих рядом.
Для усиления жесткости конструкции и равномерного распределения нагрузок верхние части свай объединяют ростверком — горизонтально расположенной рамой или плитой из бетона, деревянного бруса или металлических балок. Правила расчета нагрузок и технические требования к монтажу свай регламентируются СП 24.13330 «Свайные фундаменты».
По материалу, конструкции и способу монтажа опор свайные фундаменты подразделяются на три основных типа:
Свайно-винтовой
Винтовые сваи представляют собой металлические трубы с заостренным наконечником, снабженным спиральными лопастями. Лопасти принимают на себя основную нагрузку, создавая площадь опоры, диаметр ствола в среднем в полтора раза меньше диаметра лопастей.
Металлические винтовые сваи должны иметь надежное антикоррозийное покрытие всей поверхности и сварных швов, иначе они начнут разрушаться под воздействием влажности грунта. Устанавливаются винтовые сваи путем закручивания до достижения расчетной глубины погружения. Лопасти должны располагаться в толще грунта с достаточной несущей способностью и ниже уровня промерзания. Не подходят винтовые сваи для скальных грунтов.
Ростверк свайно-винтового фундамента выполняется чаще всего из металлического швеллера или двутавра.
Буронабивной фундамент
Буронабивные сваи формируются прямо на участке застройки. В грунте бурят скважины на необходимую глубину, помещают туда арматурный каркас и заполняют бетоном. Технология подразумевает три варианта: с обсадной трубой, которая выполняет роль несъемной опалубки; с обсадкой, которая вынимается после застывания бетона; безобсадной, с заливкой раствора прямо в скважину, если грунт плотный и не осыпается. Бетон полностью застывает за четыре недели, и ростверк, металлический или железобетонный, можно монтировать не раньше этого времени.
Фундамент из забивных железобетонных свай
Железобетонные забивные сваи производятся промышленным способом в заводских условиях. Ж/б свая — это бетонный столб квадратного, прямоугольного или круглого сечения, усиленный изнутри стальной арматурой. Необходимое качество свай обеспечивается соблюдением технологии изготовления по ГОСТу 19804 «Сваи железобетонные заводского изготовления. Общие технические условия».
Готовые опоры транспортируются к месту установки. Для забивки нужна специальная сваебойная машина — копер. Сваи забиваются по размеченным точкам на расчетную глубину, после чего укрепляются ростверком, чаще всего железобетонным.
Достоинства железобетонного свайного фундамента
Забивные железобетонные сваи — проверенный временем и опытом способ обустройства фундамента, реализуемый на любых грунтах практически для всех типов сооружений. Популярность забивных свай из железобетона не случайна и объясняется целым комплексом позитивных эффектов применения их в строительстве:
- Прочностью, не уступающей ленточному фундаменту;
- Экономичностью: при той же устойчивости к нагрузкам на ленту понадобится гораздо больше бетона и придётся оплачивать выемку грунта для котлована;
- Невысокой трудоемкостью: не потребуются земляных работ, обустройства песчаной подушки, укладки гидроизоляции под фундамент, достаточно бригады из 2-3 человек со сваебойной машиной;
- Короткими сроками монтажа: сваи можно забивать без предварительной подготовки территории, сам процесс забивки займёт день-два;
- Возможностью строительства на сложном рельефе: перепады высот перекрываются за счет разной длины свай;
- Нетребовательностью к погодным условиям, в отличие от заливки ленты или плиты, что практически не ограничивает сезон строительства;
- Долгим сроком эксплуатации: сваи, изготовленные из морозостойкого бетона с соблюдением технических условий, могут прослужить 80 лет и дольше.
Как правильно установить забивные сваи и продлить эксплуатацию фундамента
Важно помнить, что сваебойные работы можно проводить не ближе, чем за 20 метров от других построек: на таком расстоянии колебания, распространяющиеся в грунте от ударов копра, затухают и не причиняют вреда соседним конструкциям. Если есть опасения влияния вибрации на другие сооружения, лучше выбрать винтовые или буронабивные сваи.
Самостоятельный монтаж железобетонного свайного фундамента может не увенчаться успехом, ведь ошибки в проектировании и установке могут привести к неравномерной осадке и перекосам конструкции, которые проявятся трещинами стен и деформацией перекрытий. Желательно привлечь к работе специалистов с опытом в расчёте нагрузок, использовании сваебойной техники и соблюдающих технологию:
- Обязательные геологические изыскания для определения несущей способности грунтов;
- Расчет параметров свай в зависимости от проектных нагрузок, в том числе ветровых и снеговых, и состояния грунта;
- Использование правильно отлаженной специализированной техники, контроль положения свай во время забивки — опоры не должны отклоняться от вертикальной оси;
- Грамотный монтаж ростверка, укрепляющего фундамент и равномерно распределяющего нагрузку.
Заранее стоит позаботиться о путях подъезда грузового транспорта и сваебойной техники, организации места для складирования свай.
Свайный фундамент не позволяет оборудовать вместительный подвал или подземный гараж — хозблок и место для автомобиля (гараж или навес) нужно проектировать отдельно.
При монтаже нижнего перекрытия дома на сваях нужно предусмотреть его утепление для сохранения комфортной температуры в доме, также можно смонтировать тёплый пол.
Цоколь, образуемый свайным фундаментом, можно обшить отделочными панелями: это помогает сберечь тепло, предотвращает попадание снега и мусора в пространство между грунтом и перекрытием, придает дому завершенный и эстетичный вид.
