свайное поле

Современное домостроение различных масштабов и направленности (промышленное, гражданское, коммерческое) обладает большим выбором технологий, используемых на различных этапах строительства. Выбор оптимального варианта осуществляют проектировщики и собственники недвижимости на стадии разработки проектной документации. Один из самых популярных способов обустройства фундамента – это закладка свайного поля.

Свайное поле — что это и зачем нужно

Свайное поле – это основа свайного фундамента любого типа (винтовой, железобетонный, набивной). При возведении основания необходимо строго следовать прилагаемым схемам, так как правильная закладка свайного поля обеспечивает надежность всей конструкции и ее долговечность.

Обобщенно говоря: в точки на участке застройки монтируют специально подготовленные сваи, которые впоследствии обвязывают ростверками. Полученное основание и является свайным фундаментом. Ростверк является обязательным элементом для свайного фундамента. Он выполняет связующую функцию между всеми опорами и гарантирует равномерное распределение нагрузки между сваями. Создаваемая монолитная конструкция имеет отличные эксплуатационные характеристики для любого типа сооружений.

План свайного поля

Свайное поле передает нагрузку здания на грунт. Глубина заложения свай устанавливается в проекте и зависит от множества факторов:

Тип и характеристики грунтов.
Глубины грунтовых вод.
Общего веса сооружения и мн. др.

Таким образом, строители выходят на плотный грунт и сваи передают напряжение на них. Возведение здания или сооружения допустимо только после правильной закладки свай, обвязки их ростверком и выжидания установленного периода застывания и трамбовки.

Расчёт количества свай

Перед тем, как приступать к монтажу свай, необходимо выполнить ряд предварительных работ. Первым этапом является расчет свайного поля.

Эта процедура представляет собой детальный и математически обоснованный анализ распределения опор на строительной площадке. Он производится в несколько этапов:

Проектировщик определяет общую нагрузку, которую создаст возводимое строение на основание.
Рассчитывается несущая способность 1 сваи, закладываемой в фундамент.
Общая нагрузка разделяется на характеристику одной опоры и таким образом определяется количество необходимых на конкретный объект свай.

При определении совокупной нагрузки, возникающей после возведения здания или сооружения, учитывают характеристики всех строительных материалов, будущее использование сооружения и общую площадь здания, а также отдельных конструктивных элементов.

В разработанных проектными институтами и утвержденных ГОСТах содержатся расчетные показатели нагрузки при эксплуатации каждого типа зданий. Они определены с учетом практического опыта. Для жилых зданий – примерно 150 кг/м 2 ; при промышленном строительстве – 200 кг/м 2 .

Удельный вес 1 м 2 стены

При возведении нескольких этажей важно учитывать этажность и производить расчеты как для каждого этажа в отдельности, так и для всей конструкции в целом.

Удельный вес 1 м 2 перекрытий

Удельный вес 1 м 2 кровли

При расчетах необходимо учитывать регион, где происходит строительство. Для каждого района характерны уникальные средние показатели снежного покрова. При разработке проекта свайного поля обязательно высчитывают нагрузки от давления снежного покрова, исходя из среднестатистических наблюдений для конкретной местности.

Средний вес снежного покрова приведен в таблице:

Для получения указанных данных необходимо площадь крыши здания умножить на массу снежного покрова. К итоговому результату прибавляют 20% — это дополнительный параметр, называемый коэффициентом надежности.

Проектирование свайного поля требует особого внимания к расчетам. Необходимо достигнуть оптимального сочетания количества опор, их прочности и заглубления. Для этих работ важно иметь точные данные геологических и геодезических предпроектных испытаний.

В качестве примера таблица ниже содержит показатели несущей способности грунтов и винтовых свай:

И в конце, после получения всех расчетных данных, переходят к определению числа опор для конкретного проекта. Для этого общую массу делят на несущую способность одной сваи (как упоминалось выше).

Разметка свайного поля

Схема свайного поля служит основой для выноса в натуру проекта. Эти работы выполняют квалифицированные геодезисты.

В чертеже определено положение всей конструкции и каждой сваи в отдельности на участке застройки. Инженер-геодезист, с помощью специального оборудования (электронный тахеометр, GPS-системы) определяет их фактическое расположение на участке и закрепляет арматурой с точностью до 1 см. В зависимости от сложности строения и требований точности, эти работы могут быть выполнены и рулеткой.

Тахеометр и GPS приемник геодезического класса

Процедура выноса в натуру (разбивки) свайного поля включает в себя несколько этапов:

Вынос на стройплощадку базовых линий поля.
Разбивка местоположения каждой сваи на участке.
Определение нулевого уровня свайного поля (отметки, на которую должны выйти опоры после их закладки).

Важно надежно закрепить каждую точку и обеспечить их сохранность. В противном случае придется вызывать специалистов снова.

Для удобства рекомендуется использовать следующий метод: закреплять оси фундамента на обноски за пятном застройки. Затем между ними натягивают бечевку – точка пересечения двух нитей и есть место установки сваи. Так вы обеспечите их сохранность при перемещении людей и техники по площадке.

Разметка свайного поля с помощью бечевки

Обязательно используйте прошедший согласования план свайного поля – так вы избегаете нарушений и гарантируете законность выполняемых работ.

Установка свайного поля

После выполнения всех работ по проектированию и последующему закреплению точек свайного поля на участке, вы можете переходить к монтажу.

На практике сваи располагают в форме нескольких фигур:

Свайный куст – малое число свай, расположенных рядом. Ростверк в таком случае может иметь соотношение сторон 1:5. Оптимальный вариант для высоких конструкций, колонн.
Свайная полоса – опоры располагаются в ряд. Подходят для вытянутых стен.
Свайное поле – большое число свай, равномерно распределенных на площадке. Для зданий жилого и промышленного комплекса.

Перед работой необходимо доставить на объект всю необходимую технику. Обязательно иметь в распоряжении достаточное количество свай необходимых характеристик. Перед закладкой опор выполняется вертикальная планировка пятна застройки.

Если выбранные вами сваи винтовые, то их можно «вкрутить» собственными силами с помощью специальных приспособлений для такой работы.

Закрутка сваи вручную

Для погружения железобетонных свай применяют копровую машину. В данном случае работа включает в себя следующие этапы:

Машина устанавливается в месте битья свая, к ней подтаскивается свая.
После строповки сваи, ее выводят в вертикальное положение. Соблюдение вертикальности обеспечивает прочность конструкции и снижает риск разрушения сваи и работе копра.
После стыковки со сваебойным молотом, начинается забивка сваи в грунт до необходимой глубины. В проекте закладывается ориентировочный отказ сваи – глубина, при которой она перестает входит в землю.
После забивки всех опор проводят их выравнивание до установленной высоты. Чаще всего это выполняют рабочие с помощью отбойных молотков.

При закладке на каждое свайное поле должен быть разработан чертеж. Этот документ служит своеобразной инструкцией по проведению всего комплекса работ. Следование указанным расчетам гарантирует выход на проектируемые показатели всего строения. Поэтому особенно важно правильно осуществить установку свайного поля.

Устройство свайного поля

Основным элементом в строительстве дома является правильно выполненный фундамент. Какой выбрать? Это зависит, в первую очередь, от типа грунта, на котором планируют построить дом. Если на участке преобладают грунты с малой несущей способностью и высокой подверженностью к деформации, то используются свайные фундаменты. При обустройстве такого основания важнейшим элементом является свайное поле.

Свайное поле – что это?

Свайные фундаменты широко используются уже на протяжении многих лет в различных областях строительства. Это сегодня один из самых популярных методов глубокого заложения фундамента в слабых грунтах. Существует несколько видов свай, которые отличаются друг от друга не только формой, но и технологией изготовления. Однако есть общее во всех фундаментах, изготовленных с их использованием – свайное поле. Сваи, установленные в местах, предусмотренных проектом, связывают между собой ростверком, создавая монолитную конструкцию, которая равномерно передаёт нагрузку на грунт.

Расположение свай должно быть разработано в проекте. Они всегда под углами здания, под соединениями несущих стен и через определенные промежутки вдоль стен здания. Их длина и шаг зависят от глубины, на которой находится несущий слой грунта.

Способы размещения

В зависимости от конструкции здания и проектных требований (тип грунта, расчетная нагрузка) составляют чертёж, согласно которому располагают сваи. Способов размещения несколько:

свайный куст – сваи располагаются группой, образующей одну конструкцию, применяется, в качестве основания под колонны, стойки, опоры;
полоса – где они расположены в ряд, под конструкции значительной протяжённости;
свайное поле – компактно расположенное большое количество свай, для изготовления фундамента под строения значительной площади.

Названные способы могут применяться как по отдельности, так и комплексно, в зависимости от проекта здания. Общее число свай, которые размещены под строением, также может называться свайным полем.

Расчет количества свай

Прежде чем приступить к монтажу фундамента, необходимо произвести некоторые расчёты и составить план свайного поля. Подобную работу должен выполнять специалист, так как даже при знании нескольких расчётных формул и наличии таблиц, сложно научиться делать это самостоятельно. Предварительно оценивают грунт, этим занимается геодезист, проведя ряд исследований, он определяет:

силу сопротивления грунта и его плотность, а также виды почвы на участке;
глубину, на которую промерзает грунт, влажность почвы и глубину залегания зеркала грунтовых вод.

На основании полученных данных рассчитывается глубина, на которую будут заложены сваи, определяются места их погружения и согласно схеме размечается свайное поле.

Геодезисты за работой

Затем вычисляют нагрузку на основание, определяют несущую способность одной сваи и, разделив первое значение на второе, получают требуемое количество свай. Эксплуатационная нагрузка на здания промышленного назначения составляет 200 кг/м. кв. перекрытия, в гражданском строительстве это значение – 150 кг/м.кв. соответственно.

Эксплуатационные нагрузки, рассчитываемые при проектировании и устройстве свайного поля для здания, например, в 2 этажа, делаются с учётом обоих этажей.

Удельный вес элементов строения

После этого свайное поле размечается непосредственно на участке.

Разметка свайного поля

Руководством для выполнения разбивки сооружения является рабочий чертёж. Для удобства выполнения разбивки лучше всего использовать обноску. За пределами предполагаемого здания устанавливают столбы обноски, между ними в соответствии с осями здания натягивают проволоку, определяя базисные линии здания. Затем, также при помощи проволоки или шнура, определяют места заложения свай. Места пересечения линий, образованных проволокой должны совпадать с осями свай и соответствовать ранее составленному чертежу/схеме.

Столбы обноски устанавливают жестко, чтобы исключить их возможное смещение в процессе работы. К столбам прибиваются доски (20 – 40 мм толщиной), на которых при помощи гвоздей закрепляют проволоку/шнур.

Чем на самом деле являются сваи? Подбор и монтаж

Сваями, как конструкционными элементами, пользуются для передачи нагрузки на грунт. Нагрузка передаётся через нижний конец (вертикально) или трением, через боковую поверхность (горизонтально), а также их комбинацией.

Самые популярные виды свай, используемых в строительстве

В строительстве применяется множество видов свай, которые различаются геометрией, материалами и технологией исполнения.

Сваи готовые – заранее подготовленное изделие из железобетона, металла, пластика, дерева. Вводятся в грунт с помощью различных методов (забивки, вибрации, вдавливания, завинчивания или их комбинации).
Сваи, выполненные в грунте – обычно железобетонные или бетонные. Выполняются в скважине, пробуренной с помощью обсадной трубы, полого шнека. В скважину подаётся бетонная смесь, которая, затвердев, образует тело сваи.

Железобетонные сваи

Способы монтажа и используемый материал, как правило, обусловлены типом грунта, рельефом местности, требуемой расстановкой свай.

После того как свайное поле размечено, наступает время для работ по его устройству. Следует подготовить подъездные пути, завезти на строительную площадку необходимую технику, подготовить требуемое количество опор.

Чаще всего применяются железобетонные сваи сечением 30х30 см и 40х40 см. Их основания могут быть заостренными или тупыми. Распространённая длина составляет от 4 до 15 метров. Длина ограничивается транспортными возможностями. В случае необходимости применения более длинных свай, применяются сборные элементы с механическими соединителями на концах. Вбивание свай осуществляется с помощью копров, чаще всего, гидравлических. Машину устанавливают в нужном месте, после чего выполняются дальнейшие операции: приведение сваи к вертикали, установка её в точке забивки и последующее погружение в грунт.

Преимущества железобетонных свай:

сравнительно небольшое количество оборудования на строительной площадке;
«чистая» строительная площадка без земли, независимость от погодных условий;
скорость исполнения, 200-350 м свай (итоговая длина) в день с применением одного копра;
применение высококачественного бетона (С40/50) обеспечивает хорошую упругость сваи, высокую эффективность забивания, прочность и устойчивость к трещинам;
высококачественный бетон обеспечивает необходимую герметичность и морозоустойчивость, а также устойчивость к агрессивному воздействию воды;
возможность наклонной установки, под большим углом;
можно продолжать работу и нагружать сваи непосредственно после их вбивания в грунт.

К недостаткам же можно отнести:

вибрация и шум, происходящие при забивании;
необходимость мониторинга объектов по соседству, чувствительных к вибрации.

Если строительная площадка имеет хорошие подъездные пути и достаточно места для установки необходимого оборудования, то использование железобетонных свай является наиболее предпочтительным вариантом.

Установка винтовой сваи своими руками

Из-за крайне быстрого срока установки и возможности немедленной нагрузки винтовые сваи с успехом используются на строительных площадках, где действует принцип время-деньги. Применяются для укрепления фундаментов зданий, для установки мачт, башен связи, опор освещения, легких сооружений, ограждений.

Преимущества винтовых свай:

быстрый монтаж – можно справиться за один день;
возможность выполнения работ без применения спецтехники (если позволяет грунт);
поддержание чистоты на строительной площадке, отсутствие загрязнения бетонной смесью; отсутствие необходимости извлечения и утилизации грунта;
возможность выполнения работ на площадке сразу после установки;
небольшой уровень шума и отсутствие вибрации;
легкость демонтажа в случае строительства временных конструкций;
возможность быстрого и независимого от погодных условий монтажа;
легкость соединения с другими стальными элементами;
возможность изготовления в сложных полевых условиях;
независимость от поставок бетона.

Впрочем, винтовые сваи имеют и определённые недостатки:

если участок строительства расположен на скалистой местности, необходимо использование специального оборудования, ручная установка будет невозможной;
трудности монтажа в крепких грунтах, всё зависит от мощности машины и конструкционных особенностей сваи;
металл подвержен коррозии, поэтому требуется дополнительная защита.

Дом на сваях можно построить в самых неблагоприятных условиях

Установку винтовых свай можно производить как с использованием специальных машин, так и вручную. Можно использовать специальные инструменты или попросить помощи у двух друзей. Трёх человек вполне достаточно для выполнения этой работы на участке средних размеров. Работы ведутся в соответствии с чертежом по выполненной разметке. Свая размещается в намеченном месте. Затем в технологическое отверстие вставляется рычаг, с помощью которого она постепенно вкручивается в почву. За один оборот погружается на 190 мм. В качестве рычага можно использовать толстостенную трубу, толщиной три сантиметра, или длинный лом. При ввинчивании следует не торопиться и постоянно проверять вертикальность винта.

Рычаг для вкручивания должен иметь по 2,5 м в каждую сторону. Если свая имеет большую длину, рычаг можно нарастить при помощи подручных материалов. Главное, чтобы плечи рычага были одинаковы.

Независимо от того, какой материал используется для изготовления свайного поля, важно помнить о тщательности подготовительных работ. Геодезические работы желательно поручить квалифицированному специалисту, а разбивку участка производить, не торопясь, тщательно сверяясь с чертежом.

Устройство и расчет свайного поля

Конструкцию свайного фундамента составляют заглубленные в грунт сваи и ростверк – железобетонная лента либо плита, полностью повторяющая очертания строящегося здания. Для устройства такого типа фундамента необходимо выполнение соответствующих расчетов, составление исполнительных схем и чертежей, в соответствии с которыми возводится свайное поле.

Для чего сооружается свайное поле

Свайное поле является одним из важнейших компонентов любого свайного основания. После проведения работ по обвязке ростверком порознь размещенных свай, его предназначение – основание для сооружения жилых и промышленных зданий, инженерных и гидротехнических сооружений.

В свайном основании каждого дома сваи с ростверком играют совершенно разные роли. Посредством ростверка объединяются сваи в единый монолит, это придает им дополнительную устойчивость и повышает сопротивляемость действию выталкивающих и горизонтальных сил. При этом нагрузкой от постройки равномерно нагружается каждая свая.

Каждый из элементов свайного поля передает нагрузку от дома на объем грунта, в который помещена их опорная часть. При значительном заглублении свай (3-15 м) происходит вскрытие поверхностной сферы грунта и распределение нагрузки от веса дома в уже устойчивом и обладающем высокой плотность грунте, что имеет особое значение при строительстве на участках с неустойчивыми грунтами.

Строительство дома должно вестись по окончании обвязки свайного поля ростверком, выполняющим функции несущей конструкции для производства работ по кладке стен.

Виды размещения опор в ростверке

В зависимости от геометрической формы ростверка и проектной нагрузки от элементов конструкции сооружения, составляется исполнительная схема, согласно которой сваи могут быть размещены следующими способами:

В форме свайного куста, то есть объединения нескольких компактно размещенных свай в единую конструкцию. При этом отношение сторон ростверка не должно превышать 1:5. Такой способ размещения используется под стойки, колонны, а также некоторые виды конструкций значительной высоты (к примеру, дымовых труб).
Свайной полосой – под вытянутые основания значительной протяженности, например, набережных.
В свайном поле, отличающемся от куста тем, что его устройство предусматривает объединение большего числа свай, к примеру, при строительстве дома на цельном ростверке.

Устройство поля свай

Словарь строителя дает такое объяснение термину такое определение – площадка прямоугольной формы, на котором выполнено погружение опор согласно установленного плана по заранее определенной сетке.

В свайном поле опоры возводимого сооружения могут располагаться как рядами, так и в шахматном порядке. Заглубление свай производится так, чтобы отдаление наружной проектной кромки ростверка от линий осей свай равнялось величине диаметра опоры в плане.

Разработка проекта свайного поля

Перед тем, как приступить к разработке проекта, составлению плана и графика производства работ, исполнительных схем и непосредственно самому процессу строительства, необходимо выполнение исследования находящихся на стройплощадке грунтов.

Определение характеристик грунта

При выполнении исследований определаются:

Несущие характеристики грунта;
Водонасыщение почвы;
Плотность грунтов;
Глубина промерзания;
Геологический разрез по типам грунтов в пределах стройплощадки.

Необходимость изучения состава грунта обусловлена тем, что реальную несущую способность каждой опоры определить по материалу ее изготовления не представляется возможным, так как величина сопротивления грунта зачастую оказывается меньшей, чем несущая способность опоры. Именно по этой причине характеристики свай определаются по характеристикам грунта, в который они заглубляются.

Расчет необходимого количества свай

Определение числа опор, размещающихся в свайном поле, проводится в несколько стадий:

Вычисление суммарного нагружения, приходящегося на основание во время его эксплуатации;
Определение несущей способности каждой сваи;
Деление суммарной нагрузки на величину несущей способности опоры, в результате чего определяется требующееся количество свай.

По окончании расчетов составляется исполнительная схема, на которой отражается расстановка опор по периметру и внутренним стенам дома. Для выполнения расчета суммарной нагрузки следует определить общую массу здания с учетом удельной массы используемых стройматериалов, а также площади конструктивных элементов дома.

Затем производится расчет эксплуатационной нагрузки на здание, по ГОСТ 20107-85 она равна:

Для промышленных зданий 200 кг/м2 перекрытия;
Для жилых домов – 150 кг/м2.

При составлении проекта свайного поля для зданий в два этажа эксплуатационные нагрузки высчитываются с учетом обоих этажей.

На следующем этапе выполняются расчеты снеговой нагрузки в зимний период времени; значение ее рассчитывается в зависимости от региона строительства. Для этого площадь крыши умножается на нормативный вес слоя снега, приходящегося на 1 м2.

Полученные нагрузки суммируются и умножаются на 1,2 (коэффициент надежности). На следующей стадии осуществляется расчет несущей способности опор на основании данных об основных характеристиках грунта. После выполнения расчетов суммарное значение нагрузок делится на несущую способность сваи, в результате чего получается требующееся количество опор, которое и отражается на исполнительной схеме, чертежах и плане дома.

Подбор типа свай

Наиболее часто применяющимся типом опор при устройстве свайного фундамента жилых домов являются цельные конструкции с сечением 300х300 мм. Также такие сваи применяются при строительстве:

Мало- и многоэтажных сооружений;
Зданий промышленного назначения;
Устройства усиления ранее возведенных свайных оснований.

При возведении зданий утяжеленной конструкции, в которых от опор требуется максимальная несущая способность, могут применяться сваи сечением 350х350 мм и 400х400 мм. При устройстве фундамента для легких домов из пенобетона и деревянных материалов допускается использование опор 250 х 250 мм.

Сваи квадратного сечения широко используются при возведении зданий на всех видах грунта, в частности:

На пучинистых грунтах;
Грунтах, на которых возможны горизонтальные сдвижки;
Влагонасыщенных и обладающих низкой плотностью почвах – торфяниках, илистых и заболоченных участках.

Для устройства фундамента дома в областях, в которых уровень сейсмоактивности не выше 6 баллов, применяются полые опоры. Их стоимость несколько ниже цельных свай, что обусловлено некоторой экономией бетона при изготовлении.

Если на стройплощадке имеется пласт проблемной почвы значительной толщины (превышающей 10 см), а длины сплошных опор недостаточно, то могут использоваться составные конструкции. Суммарная длина их в некоторых сложных случаях может достигать 28 м за счет стыкования отдельных элементов при погружении в грунт.

Выполнение разметки

Выполнение разбивочных работ при устройстве свайного поля является одним из важнейших этапов выполнения предварительных работ перед заглублением опор. Такой процесс разделен на три этапа:

Выноска базисных линий свайного поля (контуров фундамента) на стройплощадку из исполнительной схемы;
Разметка точек забивки каждого из элементов поля по проектным чертежам;
Определение нулевой линии свайного поля, то есть отметки, по которой выравниваются опоры после погружения в грунт.

Разметка производится с использованием досок обноски, между которыми натягивается проволока или веревка таким образом, чтобы точки пересечения отдельных линий выноски в точности совпали с осью забиваемой сваи согласно исполнительной схемы.

При производстве работ составляется «Акт разбивки осей», являющийся одним из важнейших документов для устройства фундамента, к нему прилагаются исполнительные чертежи и необходимые схемы, а также указывается полная информация об интервалах между опорами, положении линий и отметки высоты каждой сваи.

Возведение свайного поля

Процесс устройства свайного поля дома принято начинать с подготовительных работ, в состав которых входят:

Транспортировка на стройплощадку необходимой техники;
Перевозка, разгрузка и укладка в определенные места требующегося количества опор;
Разработка котлована, если такая работа предусмотрена проектом.

По окончании разбивочных работ копровой машиной производится заглубление свай в грунт согласно исполнительной схемы. Процесс производится в таком порядке:

Копр устанавливается в точке забивки, свая фиксируется и при помощи лебедки и перетягивается к месту погружения;
Осуществляется расстроповка опоры, она поднимется и располагается вертикально в точке заглубления;
Производится закрепление опоры на мачте копра и стыковка ее со сваебойным молотом, выполняется проверка ее вертикального положения, а при забивке под наклоном – требующийся угол;
Молотом копра по закрепленной свае наносится серия ударов до тех пор, пока не наступит отказ сваи на проектной отметке погружения.

Отказ следует ожидать в тот момент, когда значение погружения опоры от ударов копрового молота совпадет с расчетным значением по проекту и исполнительным схемам. Затем копровая машина переезжает на следующие точки и производит забивку остальных опор.