Практически все возводимые сооружения, к примеру, жилые и нежилые здания, мосты и подобные постройки требуют наличия основы, то есть фундамента. Он считается основополагающим параметром, так как на нем будет возводиться сооружение, которое должно обеспечить его устойчивость на продолжительное время. Почему фундамент считается главным составляющим элементом, и как осуществляется проектирование свайных фундаментов требуется рассмотреть более подробно.
Для чего нужен фундамент
Главная задача фундаментной основы для любого сооружения, это его укрепление и прочность. Дело в том, что участки для строительства не всегда имеют геологическую устойчивость, поэтому требуется делать основу, которая позволит удерживать все сооружение не давая ему разрушиться. Основываясь такими критериями в строительстве применяются свайные фундаменты, которые гарантируют надежность, а именно устойчивость сооружения независимо от геологической нестабильности грунта.
Как определяется необходимость применения свайного фундамента
Изначально нужно отметить, что свайный фундамент требуется на участках, которые имеют неустойчивую форму, к примеру, песчаный, глинистый грунт или галечную основу. Но следует сказать, что применение свайного фундамента должно в непременном порядке базироваться исключительно на основе таких аспектов
- инженерно-геологических и гидрогеологических исследований;
- изучения климатических условий местности, где будет производиться строительство;
- особенности проектируемого здания или сооружения;
- местного опытного строительства.
Также главным параметром считается и такой показатель, как наличие грунтовых вод. Ведь сваи, используемые для фундамента изготавливаются из металла, а соответственно наличие влажной среды может привести к их коррозии. Данное положение регламентировано требованиями СНиП II-28-73 «Защита строительных конструкций от коррозии». Также в учет должны приниматься и другие особенности участка, где планируется строительство. К примеру, имеются регионы, где грунт находится постоянно в мерзлом состоянии, поэтому целесообразным будет использование свайного фундамента, но необходимо в данной ситуации придерживаться требований СНиП II-18-76 «Основания и фундаменты зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах». То есть требуется непременно изучить руководство по проектированию свайных фундаментов.
Несущие свойства почвы представляет собой величину внешней нагрузки, которая имеет возможность выдержать определенную площадь грунта (см2/м2). Кроме этого, на несущие свойства почвы влияет непосредственно не только ее уплотненность, но и степень насыщения грунта влагой.
Составление проекта свайного фундамента
После того, как были произведены все необходимые исследования, обозначено проектирование и устройство свайных фундаментов, то следующим этапом должно быть составление проекта. Он основывается на таких исходных данных:
- отчетность о произведенных инженерно-геологических исследованиях;
- генеральный план в масштабе 1:2000 или 1:5000;
- физико-механические характеристики исследуемого грунта;
- гидрогеологические условия площадки для строительства;
- лабораторные данные относительно химического состава грунтовых вод;
- сведения об сейсмологических проявлениях;
- результаты, полученные на основе пробного забивания свай;
- проект планировки строительной площадки;
- наличие подвального помещения или цокольного основания;
- данные о предполагаемых нагрузках на фундамент;
- расположение водопроводной системы, канализации, а также электрических кабелей;
- характеристики фундамента, где будет устанавливаться оборудование или возможные углубления.
На основе обрабатываемых данных, если строительство сооружения начинается, и какие-то параметры требуют корректировки, то их непременно нужно внести своевременно. Таким образом можно избежать в дальнейшем дефектов, которые могут возникнуть из-за недобросовестно выполненных работ. Также следует отметить, что анализ обозначенных данных позволит определить, какой должна быть укладка свайного фундамента. Ведь существует такие варианты установки свай:
- Сплошное свайное поле – применяется в том случае, когда возводимое сооружение будет оказывать на грунт большую нагрузку.
- Свайная лента – используется для поддержки несущих стен.
- Свайный куст – обозначенная разновидность свайного фундамента допускается применять, когда здание или сооружение будет тяжеловесом. В данном случае предусматривается использование 3-х свай в одном основании.
- Одиночные сваи – предназначаются для установки, как основа для поддержки одиночных опор.
Если на участке, где будет возводиться сооружение может проявляться выделение почвенных газов, то используемым сваям потребуется осуществлять дополнительную изоляцию.
Разновидности свай
В зависимости от геологических исследований грунта для строительства фундамента могут использоваться разные виды свай. Они бывают:
- железобетонные;
- деревянные;
- сваи в железобетонной оболочке;
- железобетонные буроспускные;
- винтовые сваи со стальным или железобетонным стволом.
Также следует отметить, что на сегодня имеются и другие виды свай, например, булавовидные, пирамидальные и ромбовидные. Но так как они считаются новшеством, то их применение еще не широко распространено. Кроме этого, следует отметить, что бывают сваи-стойки и висячие.
- Сваи-стойки. К ним относятся сваи, опирающиеся непосредственно на присутствующие скальные породы грунта или малосжимаемые. В данном случае нагрузка, осуществляемая на боковую поверхность сваи и ее концовку не имеет большого значение, поэтому и не учитывается.
- Висячие (сваи трения). Обозначенный вид причисляется к сваям, применяемых на сжимаемых грунтах, при этом осуществляется передача нагрузки не только на боковые поверхности свай, но и на их нижний конец.
В качестве примечания необходимо отметить, что к малосжимаемым грунтам причисляются крупнообломочные почвы, в которых присущий песчаный заполнитель средней и плотной плотности. Также к обозначенному типу грунта относится и глина, имеющая крепкую консистенцию в водонасыщенном состоянии с наличием модуля деформации в значение Е ≥ 50 Мпа.
Деревянные сваи делают из крепких пород деревьев и в длину составляют 6,5 и 8,5 метров. Но если при необходимости нужно использовать более длинные сваи, то с таким вопросом требуется обратиться непосредственно к руководству предприятия, занимающиеся производством свай.
Методика проектирования
Что касается методики проектирования свайных фундаментов по предельной деформации, то она основывается на группах расчетов предельных оснований.
| Причисляемые значения
|
|
| 1 группа | 2 группа |
| Несущая способность грунта основания | Осадка свайного фундамента при будущих вертикальных нагрузках |
| Устойчивость почвенного массива со свайным фундаментом | Возможность перемещения свай совместно с грунтом оснований, которым предшествуют горизонтальные нагрузки |
| Прочности материала свай и ростверков | Формирование и раскрытие трещин, образовывающиеся в железобетонных конструкциях непосредственно свайного фундамента |
Внешние нагрузки, которые должны также учитываться
Главными моментами, которые требуется в непременном порядке учитывать, так это такие параметры, как внешние нагрузки. Ими могут быть:
- какое предполагается количество этажей;
- как будут располагаться внутренние стены;
- используемые материалы для возведения стен, крыши и перекрытий.
Кроме этого, требуется обозначить, что нагрузки могут быть постоянные, временные и специального типа. Каждый из обозначенных видов нагрузок имеют свои особенности:
- Постоянные. К постоянным относится непосредственно сам вес возводимого сооружения, а также присущий массив имеющейся почвы.
- Временные зачастую возникают из-за выпадения снега или возникновения сильных порывов ветра.
- Специального типа. Что касается нагрузок специального типа, то они могут проявляться в виде взрывной волны или сейсмологических колебаний грунта.
Кроме этого, также необходимо учитывать, что могут быть и периодичные нагрузки. Например, установка мебели, количество проживающих жильцов.
Правила, которые нужно соблюдать
Помимо учета нормативов, отмеченных в СНиП при применении свайного фундамента следует соблюдать такие правила:
- Инженерно-геологическая выработка должна осуществляться не меньше, чем на 5 метров ниже глубины заложения устанавливаемой сваи, если используется рядовое или кустовое их расположение при нагрузке 3 МН. А вот при применении свайных полей углубления не должны быть меньше 10 метров.
- Если на строительной площадке присущи грунты со специфическими свойствами, к примеру, просадочные, глинистые, органоминеральные. Также песчаные или органические, то глубина инженерно-геологических выработок должна определяться непосредственно на всю толщину имеющегося слоя, то есть до обнаружения прочного грунта.
Обозначенные параметры основываются на данных проектирования свайных фундаментов институтом, который занимается исследовательскими работами подземных сооружений.
Не следует приобретать деревянные сваи с наличием сколов, поскольку подобные дефекты приведут к увеличению брака материала.
Алгоритм действий по установке свай
В первую очередь требуется произвести инженерно-геологические исследования, учет параметров, правил и нюансов, только потом следует приступать к заложению свайного фундамента. Для этого, можно, к примеру, в домашних условиях выкопать или пробурить дырку в грунте на глубину не меньше 2,5 метров. Это необходимо, чтобы произвести исследование почвы, на котором планируется возводить сооружение. Рекомендуется проводить такую работу весной, поскольку в этот период можно выяснить о наличии грунтовых вод, так как их уровень поднимается после зимы.
Затем, в зависимости от полученных результатов исследований можно определить, какой вид свай использовать для свайного фундамента. Если же на выбранном участке присутствует повышенный уровень грунтовых вод, то следует произвести дополнительную обработку свай, во избежание коррозийных процессов.
В завершение следует отметить, что перед тем, как применять для строительства свайный фундамент необходимо определится с его целесообразностью. Ведь сваи можно применять не на всех грунтах, а если возникла такая необходимость, то нужно произвести соответствующие исследования, чтобы определиться, какие сваи допускается применять на том или ином участке. В данном случае рекомендуется обратиться к сотрудникам специализированных организаций, которые не только произведут надлежащее исследование участка для строительства, но и предоставят информацию, а также рекомендации по проектированию свайных фундаментов.
