Свайный фундамент надежен и долговечен. Самое главное – соблюдать технологию установки свай в грунт. Однако сомнительные проектные решения и малейшие инженерные ошибки могут привести к вспучиванию фундамента и искажению геометрии дома.
Обоснование необходимости бетонирования с использованием винтовых свай
Прочный фундамент при строительстве дома – это гарантия устойчивости, особенно на проблемных грунтах. Строительство фундамента на винтовых сваях – один из самых бюджетных вариантов, но такая конструкция требует дополнительного усиления бетонированием для выдерживания нагрузки до 3 тонн.
Необходимость заливки бетона на винтовые сваи часто ставится под сомнение, однако эта технологическая операция является лучшим методом повышения несущей способности конструкций и обеспечения их устойчивости к коррозии. Кроме того, эта технология защищает сваи от разрушения зимой, которое возможно, если в трубу попадает вода и затем замерзает, а также защищает фундаменты соседних зданий во время строительных работ в районах плотной застройки.
Обоснование необходимости бетонирования ствола винтовых свай
Бетонирование винтовых свай благотворно влияет на механические свойства конструкции, способствуя повышению жесткости, прочности, упругости. Однако противники такого армирования указывают на опасность разницы в коэффициентах теплового расширения металла и бетона. По их мнению, это может привести к образованию микротрещин, в которых будет скапливаться влага, что приведет к активизации коррозионных процессов.
Однако это утверждение вряд ли найдет много сторонников, поскольку опровергается практикой. Действительно, высокая прочность таких строительных материалов, как железобетон или трубобетон, не вызывает сомнений, поэтому нет оснований полагать, что заполнение винтовых свай бетоном может негативно повлиять на их устойчивость к коррозии.
Более того, помимо наличия влаги, для развития коррозии необходим постоянный приток кислорода, а процедура бетонирования как раз и заставляет удалять воздух из ствола сваи. Следует также учитывать, что бетон представляет собой щелочную среду, благоприятную для черных металлов, и поэтому не оказывает заметного химического или физического воздействия на металлические конструкции.
Порядок заполнения полости ствола винтовой сваи
Нередко заказчики задаются вопросом о необходимости заполнения полости ствола винтовой сваи. Причина этого в том, что, не будучи специалистом, довольно сложно оценить все преимущества данной процедуры. Однако, согласно технологии, нагнетание раствора в ствол сваи является одним из важных процессов.
Делается это следующим образом: после отрезания участка с монтажным отверстием в ввинченную сваю обычно заливается бетонный или цементно-песчаный раствор. Для этого лучше использовать воронку, так как раствор не проливается и вы лучше контролируете материал.
После заливки, используя металлический стержень (это может быть кусок арматуры), рекомендуется уплотнить раствор. Конечно, при этом не удастся устранить все оставшиеся воздушные пустоты, но данная процедура значительно сократит их количество. После этого можно установить оболочку сваи и продолжить работу.
Бетонные сваи более подвержены коррозии – миф или реальность?
Эта технология может показаться простой и необходимой, но ее осуществимость была поставлена под сомнение. Некоторые компании не используют бетон для ствола сваи, поскольку, с их точки зрения, это сокращает срок службы фундамента. В пользу этого мнения говорит тот факт, что металл и бетон имеют разные коэффициенты теплового расширения. Из-за этого несоответствия якобы образуются микрозазоры, в которых скапливается влага, и коррозия протекает ускоренными темпами в присутствии кислорода.
Эти аргументы не имеют под собой никаких оснований и могут быть легко опровергнуты. Коэффициенты линейного теплового расширения стали и бетона не сильно отличаются, и небольшие различия не могут вызвать конфликт между материалами. Конструкции из стали и бетона ведут себя аналогично однородным конструкциям как при отрицательных температурах, так и при нестабильных тепловых условиях. Именно это делает применимыми такие материалы, как железобетон и трубобетон.
Даже если в бетонном растворе останутся пустоты, отсутствие доступа воздуха сведет к минимуму риск образования конденсата в этих пустотах на внутренней стенке колодца. Залитый на место раствор вытесняет воздух из колодца, и образование пустот становится маловероятным. Основное преимущество этой технологии заключается в том, что бетон является щелочной средой (pH выше 7) и препятствует процессам коррозии металлов. В железобетоне, например, арматура защищена наличием защитного слоя бетона толщиной в несколько сантиметров, который обеспечивает щелочную среду вокруг стальных стержней. Коррозия арматуры в железобетоне возможна только в присутствии очень агрессивной среды или при колебаниях уровня pH в сторону понижения из-за карбонизации. Это возможно только при открытом контакте с воздухом или водной средой. Поэтому вода, попадающая в полости, трещины и щели затвердевшего бетона внутри трубы, не изменяет уровень pH. Бетон не оказывает негативного воздействия на металл, а является защитной средой.
Правовые требования к строительным фундаментам в водонасыщенном волнистом грунте
Пучинистый грунт – дисперсный грунт, увеличивающийся в объеме при переходе из оттаявшего состояния в замерзшее за счет образования кристаллов льда и имеющий относительную морозную пучинистость εfh >= 0,01.
Водонасыщение – это степень заполнения порового объема почвы водой. Основной причиной сезонной морозной волнистости является наличие в структуре грунта воды, которая при сезонном замерзании переходит в твердое состояние (лед).
Фундаменты, расположенные в таких грунтах, также склонны к подъему, если действующие на них нагрузки не уравновешивают силы морозного пучения. Поскольку деформация, вызванная морозным пучением, обычно неравномерна, конструкции фундамента также поднимаются неравномерно и со временем накапливаются. В результате надземные части зданий и сооружений подвергаются недопустимой деформации и разрушению. Легкие здания (большинство малоэтажных зданий) особенно подвержены деформации, вызванной морозным пучением.
Согласно нормам проектирования фундаментов зданий и сооружений, глубина заложения фундаментов на обводненных грунтах должна быть не менее проектной глубины промерзания. В этом случае основание сооружения разгружается от нормальных волновых сил. Однако глубоко заглубленные фундаменты имеют развитую боковую поверхность, на которую действуют касательные волновые силы. Эти силы превышают нагрузку, которую несут легкие здания, что приводит к выпучиванию фундамента.
Следовательно, материалоемкие и дорогостоящие фундаменты, заложенные ниже глубины проникновения мороза, при определенных условиях не обеспечивают надежной работы низких зданий, построенных на морозобойных грунтах. Для компенсации влияния касательных сил морозной волны необходимо осушить грунт или заложить фундамент на глубину, в 2 раза превышающую глубину промерзания.
Поэтому на таких грунтах часто используется технология "плавающей плиты". Она перемещается вместе с домом в соответствии с морозными волнами, сводя к минимуму риск образования трещин, оседания и разрушения.
Использование винтовых свай при высоком уровне грунтовых вод
При высоком уровне грунтовых вод (менее 1,5 м от поверхности) стоимость традиционного фундамента возрастает на 50-70%. Это связано с тем, что при рытье траншеи с дном ниже глубины промерзания и ниже уровня грунтовых вод необходимо производить отвод воды из траншеи и защиту от грунтовых вод. Это обязательное требование действующих норм (СП22.13330.2011 "Основания зданий и сооружений. СНиП новая редакция").
Другие типы фундаментов, такие как буронабивные сваи, также требуют дополнительных мер, увеличивающих стоимость строительства: стенки предварительно пробуренных скважин необходимо армировать в процессе работ.
Наиболее рациональным способом решения проблемы высокого уровня грунтовых вод являются винтовые сваи. Процесс их установки исключает земляные работы. Готовое свайное поле может быть соединено с монолитным свайным каркасом, заглубленным не более чем на 0,5 м. Эта технология исключает работы по защите фундамента от грунтовых вод, как на этапе строительства, так и на этапе эксплуатации.
Как залить бетон в винтовые сваи?
Технология затвердевания свай фундамента путем заливки раствора в их полость абсолютно несложна. С этим процессом может справиться самостоятельно даже строитель-одиночка. Для этого необходимо купить готовый бетон или приготовить его самостоятельно, следуя рецепту. Самым простым способом приготовления бетона является использование бетономешалки.
Правильная процедура заполнения скважин бетоном выглядит следующим образом:
- Процесс заливки бетона осуществляется после полной подготовки свайного поля и обрезки верхушек труб до концов.
- Раствор замешивается в бетономешалке. Раствор должен быть однородным по всей поверхности.
- Для облегчения заливки лучше всего использовать строительное ведро. Чтобы раствор не растекался по внешним стенам и точно попадал в шахту, рекомендуется использовать металлическую воронку.
- Воронка устанавливается на верхнюю часть отверстия в свае, и полость заполняется бетоном до краев.
- Выполняется процедура вытеснения воздуха из залитого раствора. Для этого следует использовать металлический стержень. Его длина должна быть такой, чтобы он доходил до нижней точки внутри ствола.
- После того как бетон затвердеет, устанавливаются концы. Они выравниваются по горизонтали и привариваются к стволу. Затем стык очищается и окрашивается для защиты от внешней среды и коррозии.
Еще один вопрос, который может возникнуть при армировании свай фундамента бетоном, – нужно ли добавлять гравий. Гравий значительно уменьшает объем используемого бетонного раствора. Поэтому его использование представляется разумным и экономически оправданным.
Какой тип бетона следует использовать для заливки полости сваи?
Бетон выбирается исходя из его прочности. Чем выше этот параметр, тем больше несущая способность материала. По этой причине необходимо оценить тип здания и его вес.
-
Для легких одноэтажных домов можно использовать бетон с прочностью М200 и выше.
Если вы готовите раствор самостоятельно, выбирайте цемент с соответствующей массовой прочностью.
-
Цемент с прочностью М300 следует использовать для легких конструкций.
Для уменьшения расхода цемента разрешается добавлять в раствор песок. Для цементно-песчаного раствора выбирайте цемент повышенной прочности М400 или М500. Таким образом, можно получить подходящую бетонную смесь.
Почему нельзя заливать бетон вокруг стальных опор?
В СП 24.13330.2021 "Свайные фундаменты" подробно описаны проектирование и установка свайно-винтовых фундаментов. В процессе забивки свай грунт должен свободно перемещаться вдоль опорного ствола, поскольку лопасти закреплены ниже уровня промерзания. Несущая способность сваи зависит только от несущей способности лопасти и несущей способности самого ствола, но не от веса и объема бетонного основания.
Бетон обладает высокой адгезией к стали, сцепляясь с металлом при заливке. Поэтому, когда грунт замерзает, он стремится подняться на поверхность вместе с металлическими опорами.
Кроме того, осмотр поверхности свай выявил крупные очаги коррозии. Это говорит о том, что покраска была некачественной или под видом новых свай от производителя использовались бывшие в употреблении сваи.
Заключение
В результате недобросовестные строители сделали все возможное, чтобы создать бомбу замедленного действия. Текущее ограниченно пригодное состояние дома в любой момент может превратиться в аварийное. Это именно тот пример, когда сомнительные строительные решения разрушают даже самую надежную и проверенную технологию.
Единственным способом исправить ситуацию было поднять дом. В результате мы выровняли дом и предотвратили дальнейшие разрушения, сохранив новый дом. Итог – в погоне за прибылью владельцы заплатили вдвойне. Именно поэтому мы настоятельно рекомендуем обращаться в проверенные компании, которые зарекомендовали себя на рынке в течение длительного времени и которые не исчезают после выполнения заказа.