Свайный фундамент — особенности конструкции, плюсы и минусы

Фото: Shutterstock

Основная цель свайных фундаментов — укрепить грунт и сделать его достаточно устойчивым для основного строения. Для этого существует несколько типов опорных конструкций, которые могут уходить вглубь на десятки метров. На земле сваи дополнительно связывают ростверком, и он тоже бывает разным. Разбираемся вместе с экспертами, что такое свайный фундамент, в чем его плюсы и минусы.

• Что это
• Виды
• Винтовой или забивной?
• Ростверк

Что такое свайный фундамент

Сваи делятся на опорные, которые передают нагрузку сверху вниз, и висячие — обеспечивают прочность за счет трения с грунтом по всей длине

(Фото: Creative commons)

Свайный фундамент — это опорная конструкция, состоящая из нескольких столбчатых элементов, погруженных в грунт и связанных между собой на поверхности. Он относится к типу глубокого заложения и состоит из ростверка и свай, расположенных одиночно или группами. Последние изготавливают из железобетона или стали, реже из дерева. Их длина и ширина варьируются от проекта: до 2 м в диаметре и более 15 м в длину.

Основное назначение свай — равномерное распределение нагрузки от постройки на твердые слои почвы. Их несущую способность обеспечивает давление, которое создает окружающий уплотненный грунт.

Ростверк — это горизонтальный каркас, который связывает между собой сваи, выступающие над землей. Благодаря ему вся конструкция становится единой, ростверк также обеспечивает распределение нагрузки по всей площади фундамента.

«Бурдж-Халифа»

(Фото: Picryl)

Свайные фундаменты широко применяются во всех видах строительства, в том числе высотном. Например, в основании небоскреба «Бурдж-Халифа» в Дубае почти 200 свай длиной около 50 м каждая [1]. Этот тип фундамента также подходит и для частных домов. Особенно он популярен в быстровозводимых каркасных проектах. Вот еще несколько ситуаций, когда использование системы свай может быть необходимо:

• при высоком уровне грунтовых вод и на участках, подверженных эрозии;
• если проектом предусмотрены неравномерные нагрузки от постройки;
• когда невозможна выемка большого объема грунта для возведения фундамента другого типа;
• на неровном рельефе с сильными перепадами, уклоном и т. д.;
• в районах, где сооружаются большие и тяжелые конструкции, а грунт под ними слабый, подвержен осадке;
• в случае если на конструкцию будут воздействовать горизонтальные силы (сильный ветер, землетрясения, волны и т. д.), свайный фундамент поможет противостоять изгибающему действию;
• для сопротивления подъемным силам, например в пучинистых грунтах;
• в климатических зонах, где глубина промерзания превышает 2 м.

Плюсы свайного фундамента

По сравнению с ленточным или плитным фундаментом свайный подходит для любых грунтов, включая заболоченные и торфяные. Он позволяет добраться до полноценных прочных слоев, у него высокая надежность, относительно быстрая скорость возведения, а работать можно в любое время года.

Минусы свайного фундамента

К минусам свайного фундамента можно отнести то, что монтаж некоторых из видов требует специальной тяжелой техники и квалификации строителей. Это в конечном счете сказывается на стоимости. Кроме того, установка такого фундамента бывает довольно шумной при методе забивки, а сильные вибрации способны повредить ближайшие постройки. В частном домостроении, когда используют винтовые металлические сваи, есть риск приобрести изначально некачественный продукт, если производитель сэкономил на толщине металла и его защитной обработке.

Виды свайного фундамента

Длина подземной части свайного фундамента может в разы превышать ширину на поверхности

(Фото: Wikimedia Commons)

Существует несколько способов классификации свайных фундаментов: по материалам и технологии заглубления.

По способу монтажа свайные фундаменты делятся на [2]:

1. Забивные. Сваи, чаще всего железобетонные, погружают в грунт при помощи специальных молотов и виброударных устройств. Такие опоры заранее отливают на производстве и доставляют на стройплощадку;
2. Буровые. Этот способ предполагает предварительное бурение скважины. Затем в нее устанавливают готовую опору или заливают полость бетонной смесью с предварительным армированием;
3. Набивные. Для таких свай предварительно бурят скважины или вдавливают опору в грунт с последующей выемкой земли из ее полости. После сваю заполняют бетонной смесью;
4. Винтовые. Закручиваются в землю наподобие того, как шуруп входит в дерево. Такие опоры состоят из металлического ствола минимум с одной винтовой лопастью. Их можно закручивать вручную рычагами или специальной механической установкой.

Материалы для изготовления свай:

1. Бетон. Марка бетона должна соответствовать требованиям по морозостойкости и водонепроницаемости, прописанным в ГОСТ 19804.6 и СП 63.13330;
2. Дерево. Для их изготовления используют хвойные породы древесины: сосну, ель, лиственницу и пихту. Диаметр такой опоры по нормативам должен составлять не менее 22–34 см, длина — 6,5 и 8,5 м;
3. Металл. Допускается изготовление из стали и высокопрочного чугуна. Толщина ствола винтовой сваи должна быть не менее 3 мм, а лопастей — 4 мм;
4. Комбинированные. Используют более двух технологий для повышения несущей способности.

Сергей Шурута, ведущий конструктор ООО «Профит Инжиниринг»:

— Винтовые сваи одни из самых популярных. Они легкие, простые в монтаже, а некоторые из них можно использовать дважды. Буровые и набивные сваи монтируются непосредственно на площадке, а значит, отсутствует необходимость в доставке и складировании. Но в отличие от винтовых такие фундаменты могут выдерживать самые высокие нагрузки. К минусам стоит отнести наличие мокрых работ, а значит, производство работ в зимнее время вести будет затруднительно, а также отсутствие возможности нагружать сваи сразу после их устройства.

Винтовой или забивной свайный фундамент: что лучше?

Сваи бывают разного сечения, цельными и составными, с закрытым или открытым нижним концом

(Фото: Shutterstock)

При выборе между свайно-винтовым и бетонным забивным фундаментом нужно ориентироваться на вид строения, говорит Александр Стешов, руководитель проектов деревообрабатывающих производств ООО «МосОптТорг». Если нагрузка, а также тип грунта позволяют, то выгоднее использовать винтовые сваи. В то же время бетонные забивные зарекомендовали себя исторически, поскольку имеют уже столетнюю безотказную практику. Опыт винтовых свай именно в жилищном строительстве относительно небольшой.

Свайно-винтовой фундамент

Популярен в частном домостроении. Его используют при возведении легких щитовых или деревянных домов

(Фото: Shutterstock)

Представляет собой набор металлических стержней с винтообразной рабочей частью (лопастями), которые ввинчиваются в грунт с определенным шагом под несущие стены. Этот вид фундамента, по словам эксперта, интересен доступной стоимостью и легкостью монтажа.

Александр Стешов, руководитель проектов деревообрабатывающих производств ООО «МосОптТорг»:

— В строительном сообществе существует субъективное мнение, что срок службы винтовых свай короткий и составляет 50–70 лет. Причина — в коррозии, которая может возникнуть на стыках свай с поверхностью земли. Однако за историю массового применения свайно-винтовых фундаментов в частном домостроении (в России это около 20 лет) пока не выявлено проблем с их эксплуатацией.

Плюсы:

• простота и высокая скорость монтажа. Не нужно проводить земляные работы, использовать тяжелую технику. Установить опоры могут несколько человек за пару дней;
• возможность монтажа на неровном участке. Используя сваи разной длины, можно поставить фундамент на небольшом склоне, не выравнивая площадку;
• стоимость. В экономическом плане это самый выгодный вариант.

Минусы:

• невысокая несущая способность. Подходит только для строительства легких домов и сооружений. Монолитный дом, например, на таком фундаменте нельзя возводить;
• срок службы ограничен коррозионной стойкостью;
• не для всех грунтов. Например, при близком залегании грунтовых вод или на каменистой почве их не применяют;
• требует бережной транспортировки и хранения, чтобы сохранилась целостность антикоррозионного покрытия.

Бетонный забивной свайный фундамент

Подходит для построек из кирпича и камня, но чаще его возводят под промышленными и многоэтажными зданиями

(Фото: Shutterstock)

Состоит из армированных бетонных стержней с заостренным наконечником, которые вбивают в грунт специальной установкой. Этот тип фундамента можно возводить там, где невозможно применить другие типы. Например, говорит эксперт, все высотные здания в условиях вечной мерзлоты в регионах Крайнего Севера построены на забивных железобетонных сваях.

Плюсы:

• относительная простота и высокая скорость монтажа, поскольку не нужно проводить земляные работы. Но потребуется сваебойная установка, с помощью которой опоры можно смонтировать за пару дней;
• высокая несущая способность и универсальность с точки зрения типа грунта;
• долговечность. Арматурная сталь находится внутри бетона, коррозия ей не грозит. Срок службы качественного бетона доходит до 150 лет.

Минусы:

• дороже, чем свайно-винтовой фундамент;
• монтаж требует специальной техники;
• дополнительные расходы на доставку свай с производства, их выгрузку на стройплощадке.

Виды ростверков для свайного фундамента

Укладывается поверх фундаментных свай в зоне границы «земля-воздух»

(Фото: Creative commons)

Ростверк — это балка или плита, которая связывает между собой головы свай и дополнительно перераспределяет нагрузку на них. В качестве материалов ростверка используют железобетон, металл или дерево.

По способу монтажа существует три основных типа ростверка:

• монолитный. Выполняют при набивных, буронабивных и забивных сваях. Отличается высокой трудоемкостью и сложностью, поэтому его применение рекомендуется при высоких нагрузках;
• сборно-монолитный. Состоит из готовых железобетонных изделий, соединения которых замоноличиваются. Чаще всего его можно встретить в промышленных объектах;
• сборный. Выполняется из металлических или деревянных балок, связанных между собой. «Данный вид ростверка является наиболее простым с точки зрения монтажа, рекомендуется использовать совместно с винтовыми сваями для возведения деревянных домов, хозяйственно-бытовых построек, навесов, входных площадок», — отмечает Сергей Шурута.

Кроме того, ростверки разделяются по высоте:

1. Высокий. На значительном расстоянии от поверхности земли. Рекомендуется использовать с деревянными постройками, чтобы нижняя часть здания проветривалась, решая вопрос с увлажнением конструкций, а также со зданиями, расположенными на участках с большим уклоном;
2. Повышенный. На уровне грунта под ростверк выполняется песчано-щебеночная подушка толщиной 15–20 см. Чаще используется при монолитном ростверке. По словам экспертов, к плюсам подобной посадки можно отнести закрытие контура здания, что упрощает утепление;
3. Низкий. Ниже уровня земли. Специалисты по строительству не рекомендуют использовать этот тип при пучинистых грунтах, поскольку высока вероятность его выдавливания и разрушения. Кроме того, следует отметить внушительный объем земляных работ.