Как следует возводить свайно-ростверковый фундамент + расчет ростверка и глубины промерзания грунта

Что такое ростверк: конструкция элемента

Монолитный ростверк является наиболее удачным решением для малоэтажного строительства. Элемент представлен цельной конструкцией замкнутого типа, выполненной из железобетона или бетона. Он заливается при строительстве, в виде монолитной плиты или балки (ленты). В первом варианте конструкция связывает все сваи в единую систему, которая охватывает всю площадь здания. Ленточный ростверк соединяет сваи последовательно и устанавливается только под несущими элементами строения.

Ростверк, надежно фиксируясь к сваям и включая их в свою толщу, соединяет элементы основания. Монолитный ленточный ростверк может быть повышенный, высокий или заглубленный. Он устраивается при неблагоприятных геологических условиях грунта. Выполнение такого ростверка отличается высокими техническими и эксплуатационными характеристиками. Однако конструкция имеет повышенную трудоемкость, высокую стоимость работ и требует создания густого армирования.

Ростверк выполняет функцию равномерного распределения нагрузки по всему периметру основания.

Сборный ростверк представлен конструкцией, выполненной из стальных балок, соединенных между собой сваркой. В качестве соединительных элементов используются двутавры и балки. Также конструкция может быть выполнена из деревянных брусьев. Такой вариант используют преимущественно для возведения некапитальных сооружений и промышленных зданий. Конструкция монтируется и закрепляется на оголовки свай, что не требует последующего замоноличивания.

Обратите внимание! Для строительства частного дома сборный ростверк использовать нецелесообразно, ибо это связано с весьма трудоемким и затратным процессом. Сборный тип имеет и свои недостатки

В первую очередь процесс монтажа является весьма трудоемким, что связано со значительным весом металлических элементов. В отдельных местах ростверка могут образовываться области с невысокой прочностью, что связано с низкой жесткостью сварных соединений. В связи с образованием коррозии или гниения дерева конструкция является недолговечной, что ограничено 1020 годами эксплуатации

Сборный тип имеет и свои недостатки. В первую очередь процесс монтажа является весьма трудоемким, что связано со значительным весом металлических элементов. В отдельных местах ростверка могут образовываться области с невысокой прочностью, что связано с низкой жесткостью сварных соединений. В связи с образованием коррозии или гниения дерева конструкция является недолговечной, что ограничено 1020 годами эксплуатации.

Схема свайного фундамента.

Технология строительства

Основным элементом свайного фундамента под дом является ростверк, представляющий собой монолитную конструкцию, и непосредственно опорные сваи. Для их установки пробуриваются скважины на всю глубину промерзания грунта. Расстояние между опорами не должно превышать 200 мм. В качестве опалубки под опоры могут быть установлены асбестоцементные трубы или экструдированный пенополистирол. На дно скважины засыпается песок, дренажная подушка тщательно утрамбовывается и выравнивается. Далее опалубка армируется металлической сеткой, образуя каркас, повышающий прочность и надежность конструкции.

В скважины заливается бетонная смесь. Для обвязки свай используется ростверк в виде монолитной ленты, расположенной выше нулевого уровня земли. При этом, в зависимости от особенностей проекта, ростверк может быть как низкий (20-40 см от нулевого уровня), так и высокий (50 см и выше).

Как подготовиться к работе?

Закладка фундамента – ответственный процесс, поскольку от выбора материала и качества монтажа зависит надежность и долговечность проектной конструкции.

С чего начать?

Но, чтобы сэкономить, можно использовать справочную информацию и самостоятельно провести исследование грунта и глубины подземных источников на участке.

Что нужно знать перед проектированием?

Для расчетов железобетонного свайно-ленточного фундамента необходимо знать:

• тип грунта;
• степень пучения почвы;
• точку промерзания;
• залегание поземных источников;
• несущую способность грунта;
• перепады высот на участке;
• климатические условия для региона (количество осадков).

Перед расчетами фундамента необходимо подобрать количество свай. Как правило, опоры устанавливают по углам здания и в местах, где будут пересекаться простенки в доме по проекту.

Приблизительное расстояние между опорами 1,5–3 м. Площадь сечения свай выбирается экспериментальным путем, исходя из несущей способности грунта.

Для выбора параметров рекомендуется воспользоваться справочными данными:

Диаметр буронабивных свай, см	100	150	200	250	300
Площадь основания, см2	79	177	314	490	707
Тип грунта	Несущая способность
Песок крупной фракции	325	701	1350	2050	2350
Песок средней фракции	235	530	942	1472	2120
Мелкий песок, перенасыщенный влагой	197	530	748	1226	1775
Твердая глина	353	795	1413	2208	3180
Пластичная глина	197	353	628	980	1413
Крупнообломочные породы	432	1315	2168	3238	5650

Расчет опор и ростверка

Чтобы заложить надежный фундамент, необходимо провести ряд обязательных предварительных расчетов:

1. Определить суммарные нагрузки с учетом веса стен, перекрытий, кровли, снежного настила и т.п.
2. Найти необходимую опорную площадь, зная вес конструкции и коэффициент надежности. Формула для расчета: S опоры = (М * 1,4)/Н, где:
   • М – суммарная масса сооружения (из п.1),
   • Н – несущая способность грунта (справочная информация),
   • 1,4 – коэффициент надежности.
3. Рассчитать суммарную площадь сечения свай, учитывая их количество.
4. Сравнить результаты вычислений п. 2 и 3.

Если площадь сечения свай больше опорной площади, то выбранные параметры подходят, если меньше – необходимо увеличить площадь опор. Иногда целесообразно увеличить количество столбов (алгоритм расчета не поменяется).

Длину опор выбирают с учетом глубины промерзания грунта. Как правило, железобетонная конструкция должна упираться в твердый несущий слой. Для большинства российских регионов точка промерзания находится на глубине 1,5 м. К этому значению необходимо не забыть добавить высоту цоколя.

Ширина ростверка выбирается таким образом, чтобы это значение превосходило или было равным толщены цоколя или несущих стен.

Необходимые инструменты и материалы

Для строительства свайно-ростверкового фундамента понадобятся такие инструменты и материалы:

• ручной бур или электрическая установка для устройства шурфов;
• смесь для бетонного раствора: песок, щебень, цемент, вода;
• щебень средней фракции для устройства дренажной подушки под ростверк;
• бентонитовый раствор для обмазки стенок скважины;
• листы рубероида для гидроизоляции свай;
• листовой гидроизоляционный материал для ростверка;
• пенополиуретановый утеплитель;
• металлическая арматура для армирования верхней и нижней части фундамента;
• доски, брусья, гвозди и шурупы для изготовления опалубки;
• колышки, лески для разметки участка.

Преимущества и недостатки

Сваи рассматриваемой опорной конструкции за счет большой глубины погружения обеспечивают отличную устойчивость всему мини ленточному фундаменту сверху. А стоят они гораздо дешевле, нежели железобетонный монолит аналогичной высоты. Причем если опорные столбы сверху связать не бетонной лентой, а металлическим ростверком, то можно еще немного сэкономить. Такой вариант – один из самых недорогих способов создания опоры для частного дома.

Такое основание имеет следующие плюсы:

Возможность обустройства на склонах и в болотистой местности;

Сравнительная дешевизна сооружения свайной ростверковой конструкции;

Минимум временных затрат на возведение фундамента;

Отсутствие потребности в привлечении грузоподъемной автотехники;

Простота технологии установки буронабивных и винтовых опор, а также заливки бетона;

Отличные показатели устойчивости на подвижных пучинистых участках.

По скорости устройства свайное основание с ростверком уступает разве что аналогу только из одних винтовых опор. Плюс фундамент из фундаментных блоков стеновых готово будет дать фору рассматриваемой конструкции. В обоих случаях высокая скорость работ обусловлена отсутствием бетонных работ, когда необходимо ждать несколько недель до завершения набора бетоном прочности.

Если участок застройки имеет уклон, то заливать на нем монолит проблематично и дорого. Без этого типа фундамента на такой площадке вообще обойтись будет сложно. Только с помощью свай здесь получится сделать устойчивую и ровную в горизонтальной плоскости основу для строения. Это одно из главных достоинств основания. Все остальные варианты ему на стройплощадках со сложным рельефом проигрывают сразу.

Еще один неоспоримый плюс – это предельная простота исполнения. Сделать самостоятельно набивные опоры из асбестоцементных труб и бетона внутри несложно. Еще проще выполнить на них небольшую по размерам и массе ленту из железобетона.

Небольшие трудности здесь могут возникнуть лишь при монтаже опалубки на весу. Погружать ее в землю нельзя. Столбы должны приподнимать ростверковую часть над грунтом минимум на 30 см, иначе при сильном пучении она может “поплыть” с опор вместе со зданием сверху.

Минусы у фундамента с бетонным ростверком на сваях также имеются, но их откровенно немного:

Отсутствие возможности сделать подвальное помещение;

Затраты на дополнительное утепление пола.

Подпольное пространство коттеджа на свайном основании с ростверком должно быть закрыто от ветра, иначе постоянные сквозняки под полом выдуют все тепло из здания. Для этого можно использовать фасадные панели из различных материалов либо сделать кладку из красивого облицовочного кирпича. Плюс пол в таком доме обязательно придется утеплять. Эти траты лучше сразу внести в общую смету строительства жилища.

Типы по положению ленты

Также ростверки различаются по типу положения ленты:

• высокий;
• повышенный;
• заглублённый.

Каждый из них имеет положительные и отрицательные стороны, потому так важно подробно изучить каждый из них

Высокий

Устанавливается выше грунтовой поверхности, применим для строительства:

• эстакад;
• мостов;
• жилых зданий на грунтах пучинистого типа;
• в местах, подвергаемых затоплению;
• для гидротехнических сооружений, пирсов, набережных и прочего.

Сегодня большое распространение имеет строительство фундамента с ростверками высокого типа и сваями по технологии ТИСЕ. Её суть заключается в использовании фундаментного бура с откидным плугом, благодаря чему в конечном счёте получаются сваи с расширением, имеющие увеличенные несущие свойства.

Данная технология отлично применима при строительстве недвижимости в области сейсмической активности или с чрезмерно пучинистым грунтом. Под лентой формируется воздушная подушка.

К недочётам относятся:

• трудности при самостоятельном свайном расширении;
• наличие мостиков холода;
• дополнительное утепление.

Останавливать выбор на данном типе ростверков только на основе рекомендаций пользователей интернета крайне не рекомендуется

Повышенный

Повышений ростверк устанавливается так, что его подошва оказывается на одном уровне с землей. Из-под опалубки выбирают небольшое количество грунта, около 10-20 сантиметров. Таким образом, ростверк находится над воздушной подушкой. Это поможет избавиться от различных щелей, в которые попадает ветер, и тем самым обеспечивает неподвижное состояние воздушной подушки.

Но у такого способа есть один существенный минус: отсутствие доступа к пространству под домом. Исходя из этого, его нужно обеспечить с помощь различных приспособлений: шифера, пластика и так далее. Если этого не сделать, ростверки на свайные фундаменты могут попросту оказаться на земле.

Помимо этого, на них начнёт действовать пучение грунта зимой. При установке ростверка также следует отказаться от защитных щитов – они должны быть самостоятельными, ведь благодаря этому грунт сможет подниматься и опускаться, не воздействуя на установленный ростверк.

Заглубленный

Фундамент с углублённым ростверком пользуется огромным спросом в основном благодаря рациональности и низкой стоимости. Фундамент с ростверком отличается от остальных тем, что расположение ленты находится ниже уровня грунта.

Алгоритм действий для постройки такого фундамента:

• выкопать небольшие траншеи;
• на их дне сделать щебеночный слой;
• в траншею установить опалубку – желоба;
• произвести армирование пространства;
• забетонировать.

Крепкая связь между ростверком и сваями устанавливается благодаря оголовкам свай. Такой фундамент сможет обеспечить неподвижную воздушную подушку.

Резюмируя, следует указать, что основная суть ростверка заключается в объединении свай, необходимых для переноса точечной нагрузки на грунт, и её равномерном перераспределении на сваи. В области повышенной сейсмической активности наиболее целесообразно его использование для лёгких одноэтажных каркасных или деревянных зданий.

Глобальных различий при отливке между видами ростверков нет, основное отличие заключается в подъёме смеси из бетона на более высокий желоб опалубки и в уровне сложности земельных работ. Опалубка ростверка без проблем заливается бетоном, процесс крайне схож с заливкой оснований лент.

Классификация элементов конструкции и технология возведения

Типичный свайно-ростверковый фундамент.

Сваи – виды и особенности

По материалу изготовления различают железобетонные, деревянные и металлические сваи:

Деревянные используют в основном под постройку зданий из того же материала, часто это хозяйственные постройки, беседки, бани. Для возведения жилых помещений обычно обустраиваются более долговечные фундаменты. Установка может производится как одиночно, так и группами по 3-4 столба в связке для повышения прочности и несущей способности.

Металлические сваи могут быть забивными или винтовыми, но чаще встречается второй вариант. Винтовой свайный столб представляет собой металлическую трубу, погружной конец которой выполнен в виде конуса с винтовой лопастью для завинчивания. Конусовидный наконечник может быть литым или приварным. Литые сваи более надежны и долговечны, так как у них нет сварного шва, прочность которого снижена. Стальное изделие обязательно проходит процесс обработки антикоррозийным покрытием, а в процессе монтажа полость трубы заливают бетоном. Срок службы такого фундамента может достигать до 400 лет.

Железобетонные сваи изготавливают из армированного бетона, на предприятии (забивные) либо непосредственно на участке (набивные).

Железобетонные забивные сваи.

По методу установки сваи разделяют на несколько категорий:

1. Забивные. Установка производится при помощи специальной техники – сваебойных машин, вибропогружателей и оборудования, которое производит установку путем вдавливания столба в грунт. При использовании этого типа свайных столбов земляные работы могут не проводиться вообще, либо снимается только дерн.
2. Винтовые. Устанавливаются путем вкручивания, вручную при помощи кабестана, либо, в массовом строительстве, с использованием спецтехники.
3. Буронабивные. Монтаж представляет собой три этапа: бурение скважины, установка осадных труб с арматурой и бетонирование.

Ростверк – классификация и особенности

Один из вариантов ростверкового фундамента.

По материалу изготовления ростверки бывают:

• железобетонными заливными;
• деревянными;
• из готовых ЖБИ-изделий;
• металлическими.

По расположению относительно грунта:

• висячими (обустраиваются на некотором расстоянии от земли) ;
• мелкозаглубленными (погружаются в грунт на небольшую глубину);
• заглубленными (основательно погружаются в землю; выполняют не только связующие функции, но и участвуют в распределении нагрузок на грунт наравне со сваями).

Ростверковый каркас из бруса.

Чаще всего в строительстве используются висячие ростверки. Они приподнимают здание над землей, а монтаж отличается простотой и небольшой стоимостью.

Фундамент с заглубленным ростверком используют редко – по сути, он сам и его обустройство напоминает ленточный тип оснований, только укрепленный свайными столбами. Это значит, что процесс монтажа усложняется – рытье котлована, обустройство дренирующей песчаной подушки и т.д

Перед установкой свай проводятся подготовительные работы.

Этап 1 – Подготовительный

Включает в себя:

• геологические исследования;
• расчет последующих нагрузок и планировку расположения свай;
• составление проекта и необходимых чертежей.

Этап 2 – Подготовка территории

Разметка участка под свайный фундамент.

Включает в себя:

• очистка местности под постройку;
• снятие верхнего слоя почвы (при необходимости);
• разметка территории согласно планировке – отмечаются места расположения внутренних и внешних свай.

Этап 3 – Монтаж свай

Забивание железобетонной сваи в грунт.

Включает в себя:

-для забивных:

• установка столбов с помощью сваебойной техники;
• выравнивание надземной части столбов путем подрезания до нужного уровня.

-для буронабивных:

• бурение отверстий;
• установка труб и армирование;
• бетонирование.

Полы по грунту

Полы по грунту применяют при создании конструкции ростверка, погруженной в грунт. Если имеется воздушный зазор, создание пола по грунту становится слишком сложным, неэффективным и нецелесообразным.

Внутренняя часть ленты засыпается слоем песчаной подушки. Затем на нее укладывают слой геотекстиля и засыпают щебень, на который через дополнительный слой геотекстиля насыпают слой щебня.

Всю засыпку последовательно уплотняют, добиваясь максимально возможного результата. Затем заливают слой стяжки, на который укладывают теплоизолятор.

Поверх него вновь заливают стяжку, внутрь которой монтируют систему теплого пола.

На эту стяжку можно настилать финишное покрытие. Пирог пола получается достаточно многослойный, но он обеспечивает качественный обогрев и препятствует теплопотерям из-за контактов с грунтом.

Какие сваи использовать

Рекомендуют ставить свайно-ростверковые фундаменты в следующих случаях:

Когда на достаточно большую глубину уходят нестабильные и слабонесущие грунты. Это карстовые, лесовые, торфяные почвы, плывуны, растительные и плодородные почвы большой толщины (более 1,4-1,5 метра). В этом случае нагрузку нужно передать на расположенные ниже плотные грунты с нормальной несущей способностью. Докопаться до них не всегда возможно, а если и можно, то фундамент получается слишком уж дорогой. Потому передача нагрузки при помощи свай — лучший выбор. На участках с большими перепадами высот. В этом случае часто намного дешевле использовать сваи разной высоты, чем проводить работы по выравниванию грунта или заливать глубокую ленту, которая сможет компенсировать перепад высот.

Один из видов свайно-ростврекового фундамента — со сваями ТИСЭ

При высоком уровне грунтовых вод. Свайные фундаменты — единственные, для которых уровень грунтовых вод не имеет значение

Важно, чтобы под пяткой был грунт с несущей способностью. Уровень расположения вод влияет только на тип ростверка: если вода находится близко к поверхности, ростверк делают высоким, если она залегает глубоко — можно делать низкий

При строительстве в жестких грунтах

В этом случае положительно сказываются небольшие объемы земельных работ (по сравнению с ленточными или плитными фундаментами). Если вы решили строить дом по каркасной технологии. Делать под него ленту — напрасно тратить деньги: получится слишком большой запас прочности, который, в данном случае, ни к чему. В этом случае свайный или свайно-ростверковый фундамент — оптимальный выбор. При большой массе здания (больше 350 тонн). Тогда получается, что лента или плита должны быть очень массивными, а, следовательно, дорогими. Более дешевым в этом случае часто оказывается свайно-ростверковый фундамент.

Иногда все еще проще: исходят из наименьшей стоимости. Но всегда нужно помнить, что любой тип свайного фундамента менее надежен, чем плитный и ленточный. А все потому, что мы не можем точно знать, какой грунт находится под каждой из свай. Именно поэтому при расчете параметров в конструкцию закладывается повышенный запас прочности. Не 1,2, как обычно считают, а 1,4. И все равно, гарантировать никто ничего не может.

В свайно-ростверковых фундаментах можно применять любые сваи. Их выбирают исходя из грунтов, планируемой нагрузки дома. Сваи делают из металла, бетона, иногда — дерева. Могут они иметь круглое или квадратное сечение. Различаются они и по способу установки:

• Забивные. Они устанавливаются без бурения или выемки грунта. Обычно — забиваются, потому так и называются. В частном строительстве используются редко: требуется специальная техника.

  Забивные железобетонные сваи используются чаще при строительстве многоэтажных домов

• Буронабивные. Сначала в грунте проделывается скважина, затем в нее устанавливается и закрепляется опалубка. В нее — арматура, повышающая прочностные характеристики. Потом вся конструкция заливается бетоном.
• Железобетонные буровые. В этом случае тоже бурятся скважины, но в них устанавливаются (забиваются, но с меньшими усилиями) готовые железобетонные сваи.
• Винтовые. Это металлические сваи, заостренные на конце и имеющие винтовые лопасти, разрезающие грунт. При больших глубинах необходима специальная техника, небольшие, длиной до 2-3 метров могут устанавливаться вручную.

  Один из вид свай — винтовые. Их можно использовать с ростверками из разных материалов под разные дома (чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)

В частном строительстве чаще всего используют буронабивные сваи. Особенно популярны они при строительстве дач или бань. Могут использоваться и при строительстве небольших домов. Но если дачи и бани можно делать без расчета, то при строительстве дома очень желательно заказать проект.

Разные сваи бывают по форме: квадратного или треугольного сечения, круглые заполненные и круглые полые, иногда разрабатываются сложные формы специально под проект. По тому, как сваи передают нагрузку на грунт, они бывают:

• висячие;
• сваи-стойки.

  Чем отличаются сваи по типу работы (чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)

Сваи-стойки наоборот, большую часть нагрузки передают через острие. В этом случае боковые стенки неразвитые и гладкие, а на конце сваи имеет смысл делать расширение. Один из видов этого типа — сваи ТИСЭ. Они имеют цилиндрическое расширение внизу, из-за чего передают нагрузку на большую площадь. Также пятка не дает силам пучения поднять фундамент.

Ростверк. Виды

В современном домостроении представлено несколько вариантов ростверка, которые выбираются в зависимости от множества показателей. Для полного представления о технологии строительства следует разобраться в 2 главных понятиях:

1. Сваи (опоры) – это определенные колонны, которые погружаются в грунт и служат основой для возведения фундамента. Материалом для опор могут служить различные виды сырья.
2. Ростверк – это верхняя часть свайного фундамента, которая соединяет все опоры в единый пояс.

Устройство деревянного ростверка

Первой отличительной характеристикой ростверка служит материал изготовления. Согласно данному критерию выделяют следующие типы ростверка:

• деревянный,
• стальной,
• железобетонный (который подразделяется на сборный и монолитный).

Для деревянных домов нижний пояс формирует подобие ростверка.

Для стального типа применяется двутавровая балка, но она имеет несколько недостатков (высокая стоимость материала, сложность монтажа, требующая привлечения спецтехники).

Железобетонные ростверки являются оптимальным вариантом для большинства объектов. За умеренную цену вы получаете надежную конструкцию, способную прослужить длительное время.

Согласно расположению ростверка относительно уровня земли принято выделять 3 вида:

1. Высокий ростверк.
2. Повышенный тип конструкции.
3. Заглубленный ростверк.

Устройство железо-бетонного ростверка

Наиболее популярен высокий ростверк. Этот тип имеет высоту на 15 см больше, чем окружающая поверхность земли. Данный вариант подходит для регионов, подверженных развитию явления морозного пучения. Земля при промерзании увеличивается в объемах и может вырвать сваи из земли. А созданный буфер в несколько десятков сантиметров обеспечивает свободный ход основания без повреждения опор. В данном случае придется дополнительно утеплять пол первого этажа из-за созданного пространства между землей и основанием.

Повышенный ростверк формируется на уровне действительной поверхности. В этом варианте нет пространства под полом и его не нужно утеплять. Но возникает проблема в сопротивлении пучению, которую иногда решают путем выемки грунта из-под основания.

Ростверк, который формируется ниже уровня земли, называется заглубленным. Удаление грунта из-под ростверка позволяет избежать негативного воздействия от пучения земли в морозы. Но в этом типе подразумевается создание подушки из шифера, к примеру, для защиты основания от воздействия земли.

Ростверк часто связывают с популярным ленточным фундаментом, хотя это неверно. Главное отличие заключается в особенностях распределения нагрузки: ленточный фундамент распределяет вес на все поверхность созданной ленты, в то время как ростверк играет роль распределителя нагрузки между опорами, которые уводят данные воздействия глубоко в грунт. Поэтому нельзя называть свайно-ленточный фундамент ленточным и объединять их в одно целое.

Сваи важны как в частном домостроении, так и при работах по возведению многоэтажных зданий и промышленных комплексов. После предпроектных изысканий принимается решение о забивании свай и ведении последующих работ. Так достигается прочность будущего сооружения и его долговечность.