Глубина определяется по результатам тестовых работ и используется в расчетах.
Расчет глубины заложения винтового свайного фундамента
При проектировании винтового свайного фундамента для жилой застройки необходимо учитывать следующие моменты
- грунтовые условия на участке, влияющие на конструктивные и геометрические параметры винтовых свай (физико-механические свойства грунта, его коррозионная активность);
- влияние различных значений нагрузки (под критическими элементами и несущими стенами, под ненесущими стенами, под балками перекрытия);
- требования к частоте установки свай и т.д.
Эти и другие вопросы подробно рассмотрены в статье "Расчет свайных фундаментов", ориентированной на жилищное строительство. В данном материале мы хотели бы остановиться на определении глубины заложения фундамента.
Расчет глубины заложения свайно-винтового фундамента будет основываться на
- уровень грунтовой массы с достаточной несущей способностью;
- предполагаемой глубины проникновения мороза в регионе.
Глубина залегания грунта с достаточной несущей способностью
Чтобы адекватно воспринимать расчетные нагрузки и затем передавать их на фундамент, свайная лопата должна быть заглублена в грунт с достаточной несущей способностью не менее чем на три диаметра лопаты. Кроме того, чтобы его несущая способность не снижалась, при установке необходимо как можно меньше нарушать конструкцию фундамента. Этого можно достичь, выбрав правильную конфигурацию отвала (см. подробнее "Основные принципы выбора отвала").
Грунты с достаточной несущей способностью имеют относительно высокие прочностные и деформационные свойства (см. "Несущая способность винтовых свай"). Он всегда находится ниже глубины промерзания, что исключает влияние сил морозной волны. В регионах, где глубина промерзания незначительна, важно учитывать толщину верхнего слоя почвы.
Конечно, нельзя исключать ситуации, когда интересующий нас слой находится глубже. Для их разрешения необходима комплексная оценка состояния почвы в верхней части геологического разреза. Если известны механические характеристики этого слоя, можно выбрать конструкцию сваи, которая обеспечит надежное и экономичное решение.
Поскольку механических характеристик грунта будет достаточно для принятия решения, можно обойтись без полного исследования. Всю необходимую информацию предоставляет процедура, включающая ряд исследований (геотехнические и геологические/литологические изыскания и измерения коррозионной активности почвы), адаптированных к потребностям малоэтажного строительства, в том числе и с точки зрения затрат (подробнее "Геотехнические и геологические/литологические изыскания и измерения коррозионной активности почвы").
Подповерхностное зондирование
Однако не следует полагаться на результаты динамического зондирования. Эта процедура не является методом исследования почвы. Более того, она основана на принципе: "Если сваю трудно вращать на предполагаемой глубине установки, то ее несущая способность достаточна". Очень опрометчиво принимать такую информацию о несущей способности грунта за объективную.
Что такое свайно-ростверковый фундамент?
Свайно-винтовой фундамент – это несущая конструкция, состоящая из системы вертикальных опор (свай), находящихся в жестком контакте с плотными слоями грунта (глина, крупнозернистая глина или скальная порода), и наружной обсадной ленты, которая поддерживает стены дома и передает нагрузку на сваи.
Все вопросы и методы строительства свайного основания регламентируются СНиП 2.02.03-85. Существуют различные варианты строительства, в которых используются определенные типы свай, размеры и материал ростверка.
Комбинации этих элементов приводят к наиболее подходящей конструкции фундамента, которая имеет оптимальный набор параметров для данных условий.
ВНИМАНИЕ!
Свайно-ростверковый фундамент очень похож на свайно-плитный, что вызывает много споров и путаницы. Одни специалисты объединяют их в одну группу, другие принципиально разделяют их по способу опирания ленты. Они так и не пришли к единому мнению, о чем следует помнить при изучении литературы.
С монолитной люлькой
Литой свайный фундамент представляет собой систему свай, погруженных в грунт на необходимую глубину.
В верхней части фундамента располагается литой железобетонный ростверк, который является общим со сваями и тесно с ними связан.
Стойка выглядит как обычная лента, но разница между ними в том, что лента передает нагрузку на поверхность земли, а стойка распределяет нагрузку на вертикальную систему опор и через нее на плотные слои грунта..
В большинстве случаев размеры и общие характеристики ленты и подставки не сильно отличаются и имеют практически одинаковую несущую способность. Свайно-каркасный фундамент такого типа представляет собой максимально жесткую конструкцию, способную выдерживать любые внешние нагрузки.
Структура
Свайно-ростверковый фундамент состоит из вертикальных опор, установленных рядами, группами или в виде свайного поля. Порядок размещения свай зависит от материала и размеров здания, его конфигурации и концентрации массивных элементов, требующих прочной и надежной опорной конструкции.
Глубина заложения свай, зачастую их тип и материал, также зависит от конструктивных параметров будущего здания. Заглубленные сваи обрезаются на одинаковую высоту для создания горизонтальной поверхности.
Если используются железобетонные сваи, то срезаются только бетонные части, а арматура приваривается к основанию.
Если планируется металлическое или деревянное возвышение, арматура также обрезается.Если планируется металлический или деревянный ростверк, то арматура также срезается, а на сваи устанавливаются специальные конструктивные элементы – своеобразный оголовок с площадкой для установки стяжных балок.
Существующие типы
Типы свайных фундаментов различают по типу свай.
К ним относятся:
- Столбчатые сваи. Они погружаются в грунт до плотного контакта с плотными слоями почвы. Они образуют самую прочную несущую конструкцию и могут нести здания любого веса и высоты.
- Висячие сваи .. Несущая способность этих свай зависит от силы трения на боковинах и от прочности почвенной подушки под вершиной, создаваемой погружением. Такая конструкция полезна, когда почва слишком глубокая и плотная, но может внезапно изменить свои параметры из-за изменения уровня грунтовых вод или других процессов.
Материалы, используемые для строительства свай, включают:
- дерево. Это самый старый и традиционный материал, который имеет множество недостатков. С появлением других, более устойчивых и прочных типов, деревянные сваи почти исчезли из арсенала строителей, хотя кое-где они еще используются (частное строительство, возведение вспомогательных зданий).
- Металлические. Забивные сваи специально не изготавливаются, в этой роли используются куски рельсов, швеллеров или двутавровых балок соответствующего размера. Ввинчиваемые сваи изготавливаются в виде полностью готовых к использованию свай. Природа металла не позволяет создать постоянную опору из-за коррозии, вызванной электрохимическими процессами и наличием блуждающих токов.
- Железобетон. Наиболее распространенный тип свай. Самыми прочными являются забивные сваи, которые изготавливаются по специальной технологии с постнатянутой арматурой. Буронабивные сваи заливаются бетоном непосредственно на месте строительства, что удобно, снижает транспортные расходы и общее использование строительной техники, но значительно увеличивает время производства из-за необходимости отверждения бетона для достижения структурной прочности.
Существует три основных типа свайных фундаментов:
Типы свайных фундаментов в зависимости от местоположения
В зависимости от глубины заложения существует три типа устройства траншеи:
- С засыпкой. Это полный аналог заглубленного ленточного фундамента. Он заглубляется на глубину ниже уровня промерзания, чтобы избежать восходящих морозных нагрузок, при этом развитая боковая поверхность стены испытывает максимальные боковые нагрузки, которые необходимо учитывать при проектировании. Он не может быть использован на сложных или обводненных грунтах из-за отсутствия технологических условий для производства монолитного бетона.
- неглубокая. Это самый популярный вариант конструкции свайного фундамента, при котором лента погружается на небольшую глубину (40-70 см). Этот вариант гораздо экономичнее мелкозаглубленного фундамента, так как не требует такого большого объема земляных работ.
- Незаглубленный. В этом случае траншея устанавливается над дневной поверхностью грунта, создавая зазор определенной высоты. Этот вариант используется на почвах, не позволяющих проводить масштабные земляные работы – обводненных, чрезмерно рыхлых, склонных к морозным всплескам или сезонным подвижкам.
ВАЖНО!
Некоторые специалисты обычно разделяют свайно-плитные и свайно-плитные опорные конструкции по признаку наличия или отсутствия ленточного заглубления в грунт. Другие объединяют их в одну группу, поскольку общая конструкция обоих практически одинакова.
Фундаменты глубокого заложения
Этот тип фундамента – тот, основание которого находится ниже уровня промерзания грунта. В российском климате грунт промерзает на глубину от 0,97 до 2,26 м, в зависимости от состава почвы. На глубину промерзания также влияет толщина снежного покрова. Однако этот показатель довольно ненадежен и меняется от сезона к сезону.
Для подземных фундаментов используются сваи длиной от 5 до 24 м. В качестве связующего фундамента для фундамента глубокого заложения используется бетонный цоколь или монолитная плита.
Порядок действий:
- Определяется контур фундамента и точки установки опор.
- Колонны заглубляются в землю по заранее разработанной схеме с помощью молотка.
- Верхушки колонн выравниваются по одному уровню с помощью навесного гидравлического сваебойного агрегата.
- Собирается опалубка для заливки бетонной полосы или плиты, устанавливается арматурный каркас и соединяется с арматурой сваи.
- Опалубка заполняется бетоном и оставляется для затвердевания бетонного раствора.
Сплошные и плитные фундаменты лучше всего подходят для низкого уровня грунтовых вод. Если уровень грунтовых вод высокий, фундамент будет располагаться в слое влажной почвы с низкой несущей способностью, что чревато оседанием фундамента под весом здания. Свайные фундаменты гораздо лучше ленточных и плитных фундаментов в районах с волнистым грунтом.
Роль грунта в определении глубины погружения свай
При расчете глубины погружения свайных фундаментов учитывается глубина промерзания грунта. Этот термин относится к объемным колебаниям грунта при замерзании и морозном пучении и составляет от 5% до 12%. Жесткость зависит от количества влаги, содержащейся в грунте, так как именно вода изменяется в объеме при изменении температуры. Сваи, забитые во влажную почву выше точки промерзания, будут выталкиваться на высоту до 10 см, деформируя фундамент и угрожая устойчивости здания.
Чем ниже слой почвы, тем он плотнее из-за давления со стороны более высоких слоев. Геологические исследования показывают, что плотные грунты обычно находятся на глубине 1,5-2,0 м. Бурение поможет более точно определить глубину залегания плотных слоев.