Условия строительства в большинстве регионов препятствуют использованию традиционных видов фундамента. Гидрогеологические условия участка зачастую выдвигают повышенные требования к прочности и глубине заложения опорной конструкции. Оптимальным выходом во всех подобных ситуациях считается свайно-плитный фундамент (СПФ), совокупно сочетающий все преимущества свай и плитного основания.
Области применения СПФ
- слабонесущие или рыхлые грунты;
- участки с высоким уровнем залегания грунтовых вод;
- наличие сезонных подтоплений;
- заболоченные участки;
- торфяники;
- высокий уровень морозного пучения.
Эти условия требуют применения надежных опорных конструкций — свай. Они переносят нагрузку от веса дома к плотным грунтовым слоя, расположенным на большой глубине. Плита является дополнительным элементом, равномерно распределяющим нагрузку между всеми сваями и поглощающая вибрационные волны. Как правило, СПФ применяется для многоэтажных зданий, имеющих большую высоту. Они создают значительную нагрузку на опорную конструкцию и сильно вибрируют при эксплуатации. Мощная плита на свайном фундаменте, являющаяся увеличенным вариантом ростверка, соединяет все сваи в единую опорную систему и поглощает паразитные колебания от конструкций дома.
Помимо всех прочих условий свайно-плитные основания широко используются в регионах с повышенной сейсмической активностью.
Достоинства и недостатки
Фундамент плита на сваях обладает следующими достоинствами:
- обеспечиваются технические условия для строительства на проблемных или заболоченных участках;
- исчезает или снижается воздействие нагрузок пучения;
- уменьшается объем земляных работ, которые в некоторых случаях вовсе не производятся;
- появляется возможность строительства на склонах или складках;
- допускается строительство впритык к уже существующим зданиям или сооружениям;
- уменьшается влияние гидрогеологических факторов.
Плитный фундамент на сваях обладает недостатками:
- отсутствует возможность строительства подвального помещения;
- большие объемы бетонных работ;
- для строительства необходимы определенные погодные условия, что требует предварительного расчета длительности выполнения подготовки и учета времени застывания бетона;
- увеличивается расход материалов;
- высокие требования по гидроизоляции основания.
Несмотря на существование серьезных недостатков, фундаментная плита на сваях широко распространена в строительстве на проблемных грунтах, поскольку альтернативных вариантов в подобных условиях нет.
Технологические особенности
Главная технологическая особенность, отличающая комбинированный свайно-плитный фундамент от других видов, состоит в многовариантности конструкции. Основание состоит из двух видов опорных элементов, которые в других условиях используются как самостоятельные конструкции:
- сваи;
- плита.
СПФ образует связанную опорную комбинацию, в которой нагрузка от веса здания равномерно распределяется между обоими элементами. Сваи обеспечивают надежную опору на плотные грунтовые слои, а плита способствует снижению удельной нагрузки на грунт за счет увеличенной площади. В результате появляется возможность снизить расчетную несущую способность свай и уменьшить толщину плиты без потери несущей способности всего фундамента.
Используются следующие виды свай:
- забивные;
- буронабивные (или буроинъекционные);
- винтовые.
Наиболее прочными и надежными считаются забивные бетонные сваи, изготовленные в заводских условиях с соблюдением всех норм и технологических правил. Буронабивные стволы удобны в строительстве, так как они изготавливаются прямо на стройплощадке и не требуют транспортировки и применения спецтехники для погружения (за исключением процедуры бурения скважин). Фундамент плита на винтовых сваях применяется относительно недавно и не набрал пока достаточную статистику по стабильности и долговечности. Однако, учитывая особенности стальных опорных элементов, предполагать высокую долговечность таких стволов нельзя. Кроме того, с течением времени характеристики стальных стержней меняются, что ограничивает допустимые пределы их использования.
При проектировании опорной конструкции могут быть использованы комбинации свай разного типа и плиты с определенным уровнем погружения в грунт. Выбор конкретного варианта производится по результатам гидрогеологического обследования участка и тщательного расчета конструкции.
Расчет
Порядок расчета СПФ сложен, для неподготовленного человека эта процедура представляет собой непреодолимую задачу. Свайно-плитный фундамент, конструкция которого состоит из двух узлов, требует параллельного расчета несущей способности подземной и надземной частей основания. Необходимо определить:
- конфигурацию свайного поля;
- тип свай;
- количество вертикальных опор;
- схему их размещения;
- глубину и способ погружения.
Не менее сложен расчет плиты, при котором следует определить следующие параметры:
- степень осадки как самой плиты, так и всего основания в целом;
- уровень крена плоскости;
- конфигурацию плиты с учетом неравномерного расположения свай.
Кроме того, расчет нагрузки на основание выполняется по весу здания. Он складывается из двух величин — строительных конструкций и полезной нагрузки, состоящей из веса отделочных материалов, мебели, людей, прочих предметов и материалов. К этому прибавляют снеговую нагрузку на кровлю в зимнее время, степень воздействия ветра и прочие внешние факторы. Особенно сложно рассчитывать плитно-свайный фундамент для здания повышенной этажности, испытывающего увеличенные внешние нагрузки в сочетании с эксплуатационными воздействиями.
Для выполнения корректного и верного расчета требуется привлечь грамотного и опытного проектировщика, специализирующегося на фундаментах подобного типа. Попытки самостоятельно решить вопрос обречены на провал, поскольку, помимо математических формул, потребуются данные геологоразведки, значения сезонных колебаний уровня грунтовых вод, глубины промерзания почвы и прочие специальные показатели. Как вариант, могут быть использованы онлайн-калькуляторы, которых в сети имеется немалое количество.
Более точные результаты расчетов могут быть получены при использовании программы GeoPlate, созданной специально для проектных работ с плитными основаниями.
Поэтапное выполнение работ
Фундамент плита на сваях, технология строительства которого требует поэтапного выполнения работ, создается путем последовательного создания свайного поля и заливки бетонной плиты. Рассмотрим создание СПФ на буронабивных сваях, один из наиболее сложных и трудоемких вариантов.
Порядок действий:
Подготовка
Подготовительные работы начинаются с освобождения участка от растений, посторонних предметов, демонтажа ненужных сооружений и элементов благоустройства. Затем производится выравнивание поверхности (планировка). Если проектом предусмотрено создание заглубленной утепленной плиты, то под нее следует выкопать котлован соответствующих размеров.
Следующим действием станет разметка свайного поля. Для этого используются натянутые шнуры и колышки. Обозначаются границы участка, согласно схемы вбиваются колышки по осям будущих скважин. В процессе разметки необходимо постоянно контролировать правильность установки кольев, проверять параллельность линий и точность прямых углов.
Одним из верных способов определения точности разметки является сравнение длины диагоналей прямоугольников — если они одинаковы, разметка выполнена корректно.
Изготовление свай
После окончания разметки приступают к бурению скважин. Они имеют определенную глубину и диаметр, обеспечивающие расчетные параметры свай. В готовую скважину опускают гильзу (обсадную трубу, несъемную опалубку) — трубу из пластика или свернутой полосы рубероида. Гильза обеспечит необходимый режим застывания бетона и предотвратит преждевременный выход воды из раствора в грунт. Кроме того, гильза впоследствии будет выполнять функции гидрозащитной оболочки для сваи, предотвращать капиллярное пропитывание бетона почвенной влагой.
Следующим действием станет изготовление арматурного каркаса. Для него используют металлическую или стеклопластиковую арматуру, собранную в пространственную решетку. Ее размеры в сечении на 5 см меньше диаметра гильзы, а высота превышает глубину скважины для последующего объединения с армпоясом плиты. Готовый каркас опускают в скважину и фиксируют положение в неподвижном состоянии.
После того, как все скважины подготовлены, начинают заливку бетона. Для нее используют материал марки М400. Можно изготавливать его непосредственно на площадке, но, для ускорения работ и получения бетона максимально высокого качества, лучше заказать готовый материал с доставкой прямо на стройплощадку. Заливку производят с одновременным штыкованием для удаления пузырьков воздуха и уплотнения ствола сваи. После заполнения гильзы верхушку накрывают мешковиной и выдерживают необходимое время (2-3 недели) для набора конструкционной прочности. Вынужденную паузу обычно тратят на создание опалубки для плиты.
Заливка монолитной плиты
Заливка бетонной плиты производится с использованием разных методик соединения со сваями. Могут быть применены технологии:
- полное объединение свай и плиты с общим армпоясом;
- заливка плиты по оголовкам свай;
- изготовление «висячей» плиты с воздушным зазором между поверхностью почвы и нижней стороной плиты.
Их этих вариантов наиболее удачным считается заливка плиты по оголовкам свай. Причинами этого являются:
- отсутствие жесткой механической связи позволяет получить некоторую подвижность элементов фундамента, полезную в сейсмоопасных районах;
- наличие шва между бетоном свай и плитой способствует гидроизоляционной отсечке капиллярной влаги.
Перед заливкой бетона необходимо произвести весь комплекс предварительных работ — насыпать песчаную подушку, уложить слой теплоизолятора, собрать опалубку, связать арматурный каркас.
Песчаная подушка толщиной 15-20 см тщательно трамбуется и выравнивается по горизонтали. Поверх нее укладывают слой геотекстиля, на который укладывают теплоизолятор (пеноплекс для фундамента). После этого переходят к сборке опалубки.
Форма для отливки собирается из щитов, высота которых на 10-15 см больше толщины плиты. Если планируется изготовление «висячей» плиты, конструкция опалубки усложняется, так как она должна выдержать вес бетона и арматуры. Для сборки используются обрезные доски толщиной 25-40 мм. Сборку производят с максимальной плотностью, без щелей и зазоров.
Арматурный пояс связывают из металлических рифленых стержней. Для соединения используется отожженная стальная проволока толщиной 1мм. Высота каркаса должна быть на 5 см меньше толщины плиты.
Заливку бетона следует производить одномоментно. Перерывы более 1 суток недопустимы, так как за это время бетон начнет схватываться и монолитной структуры отливки не получится. Полностью залитую и проштыкованную плиту накрывают полиэтиленом или мешковиной от солнца. Первые 10 дней бетон несколько раз в сутки поливают водой из шланга. Снимать опалубку можно через 2 недели, а продолжать строительные работы можно через 28 дней.
