Свайно-ростверковый фундамент: классификация, преимущества и недостатки, требования и нормативы

Введение

В качестве ленты перевязки могут служить армированные бетонные монолиты, готовые железобетонные столбы, металлопрокат, брус и бревна.

Сегодняшний ростверк является универсальным решением для организации прочных, надежных и качественных оснований под дом. Прежде всего благодаря тому, что в данной конструкции воплощены наилучшие показатели столбчатого, свайного и ленточного фундамента. В результате ростверки можно устраивать на рельефах любой сложности с различными характеристиками грунтов без ограничения по типу и весу строений. Исключения составляют лишь скальные породы, где невозможна либо экономически нецелесообразна подготовка ям или скважин.

В зависимости от состояния грунтов, климатических условий местности и веса здания с учетом снеговой нагрузки выделяют следующие виды ростверков:

• низкий — возводится на сухих плотных и сыпучих грунтах с минимальным влиянием паводковых, ливневых и талых вод;
• повышенный — устанавливается на почвах со слабой степенью пучинистости, где возможно значительное увлажнение поверхностного слоя грунта под влиянием ливневых, паводковых и талых вод;
• высокий — устраивается на любых почвах со средней и высокой степенью пучинистости. В данном случае нижний край ленты ростверка приподнимают не менее чем на 10–15 см над уровнем земли — так воздействие сил напряжения от поверхностного взбухания почвы во время морозов будет минимальным.

Разновидности ростверков по заглублению в грунт:

• а — низкий;
• б — повышенный;
• в — высокий,
• где 1 — ростверк; 2 — засыпка; 3 — глубина промерзания.

Выбор типа ростверка, расчет количества столбиков и ширины монолитной ленты являются определяющими показателями проекта, поэтому выполнение данной части расчетов лучше доверить специалистам. В остальном же технология устройства ростверка: разметка, подготовка ям под столбы или закладка свай производятся по тем же технологиям, которые применяются для свайного и столбчатого фундамента, а заливка ленты — аналогично ленточному фундаменту.

Технологические отверстия для подвода инженерных систем ни в коем случае нельзя устраивать в ленточной и столбчатой частях ростверка. Прокладывать трубы и кабели необходимо под лентой и между столбами ростверка. Кроме этого, нужно соблюдать рекомендуемые параметры заглубления в грунт (учитывая ширину ростверка на 10 см больше основания стены) для:

• легких щитовых и каркасных построек — не менее 30 см;
• бревенчатых, брусчатых домов — не менее 50 см;
• тяжелых кирпичных и каменных зданий — не менее 70 см.

Варианты использования

Существует несколько вариантов использования материала для ростверка:

• Древесина. Применяют либо цельный брус 150:200 или 200:200 мм, либо пачку из обрезной доски 50:200, собранную в 3 или 4 слоя. Полученная балка обладает высокими несущими способностями, ее просто обрабатывать и монтировать. Стоимость древесины относительно невысока, поэтому ростверк подобного типа является оптимальным вариантом для домов, не имеющих большого веса (древесина, газобетон, пенобетон).
• Металл. Этот тип ростверка позволяет получить прочное основание, жестко соединенное с оголовками свай. В результате получается прочная конструкция, время монтажа которой самое маленькое, а результат очень надежен. В качестве балок используют швеллер, двутавр или рельс, крепление к верхушкам свай производят на сварку. Чаще всего применяют в сочетании с винтовыми сваями.
• Железобетон. Этот вид ростверка строится по обычной технологии отливки монолитной ленты (плитка перекрытия). Единственное отличие возникает из-за наличия воздушного зазор между грунтом и нижней частью основания. Кроме того, арматура свай должна быть жестко связана с армпоясом ленты, образуя монолитную опорную конструкцию. Эта процедура образует мощное и жесткое основание, устойчивое ко всем видам нагрузок. Недостатком является длительный срок застывания бетона, останавливающий работы на месяц.

Отличие ростверкового фундамента от ленточного

Для того, чтобы понять, чем отличаются эти два типа фундамента, сначала разберемся, что из себя представляет каждый из них.

Ленточный фундамент

представляет собой, как правило, забетонированные полосы, которые располагаются под основными несущими элементами здания. «Ленты» могут быть залиты непосредственно на строительном участке, а могут быть собраны, например, из железобетонных плит. Такие плиты крепятся друг к другу цементным раствором. Применяется ленточный фундамент для зданий с различной степенью нагрузки. Важным преимуществом такого фундамента можно считать возможность устройства погреба, подвала или цокольного этажа. По этой причине многие отдают ему предпочтение при строительстве частных домов. Недостатком ленточного фундамента можно считать его относительно высокую стоимость. При его укладке имеется возможность использования различных строительных материалов: кирпич, бетон, бутовый камень. Материал подбирается в зависимости от типа почвы.

Ростверковый фундамент

состоит из углубленных в землю столбов поверх которых накладывается своеобразная решетка из плит или балок. Она необходима для связи всех столбов (свай) в единую конструкцию. Называется такая решетка ростверком. Он позволяет равномерно распределить нагрузку здания по опорным точкам, которые в свою очередь передают нагрузку на более глубокие слои почвы. Сваи для такого фундамента могут быть выполнены из бетона, железобетона, быть металлическими и даже деревянными. Такой фундамент идеально подходит для глубокопромерзающих неплотных грунтов.

Долговечный фундамент: пошаговая инструкция

Способ строительства свайного фундамента с ростверком, изложенный ниже, подойдет для малоэтажных жилых домов из блоков, кирпича, бетона или дерева. Сваи также могут быть сделаны из любого материала, но самым практичным и долговечным является железобетон.

Ход работы:

1. Подготовить участок – для очистки участка по всей площади будущего дома срезают плодородный слой почвы (примерно 20-30 см) вместе с растительностью. Если на вашем участке имеется природная глина, есть смысл сделать гравийно-песчаную подушку, чтобы обеспечить дренаж. Толщина подсыпки зависит от физико-химических характеристик грунта – чем он неустойчивее, тем толще подушка. Все неровности необходимо удалить и сделать разметку под фундамент (поставить колышки и натянуть веревки).
2. Перенести план дома с чертежа на землю – разметить, где какая комната будет находиться, чтобы потом проще было работать.
3. Вырыть ямы – рытье ям происходит точно также, как и в предыдущем способе, однако делать их надо глубже – от 50 см до метра и больше (в зависимости от свойств грунта). Если яма глубже 100 см, ее стенки необходимо укрепить распорками и копать с откосами. Глубина ям должна быть на 30 см больше, чем указано в чертеже, чтобы хватило места для песчано-гравийной подушки. В ширину их следует делать тоже чуть больше, чтобы легко поставить опалубку или распорки.
4. Установить опалубку – вообще, ее можно делать даже из строительного мусора, но для качественной опалубки используют струганные доски размером примерно 40х150. Также подойдет ДСП, влагостойкая фанера или оцинкованное железо.
5. Провести армирование – его проводят в горизонтальном направлениями прутами диаметром 12 мм, устанавливая вертикальные перемычки через каждые 20 см (перемычки делают из проволоки 6 мм). Для связки столбов с ростверком через арматуру необходимо вывести стержни над фундаментом на 10-15 см.
6. Залить столбы – заливка цементного раствора осуществляется в уже установленные в ямы трубы. Укладывать бетон следует слоями толщиной 20-30 см, тщательно проверяя каждый слой на отсутствие пустот. Это можно делать вручную при помощи железного штыря, но лучше использовать ручную вибромашину.
7. Выполнить гидроизоляцию – даже если вы строите высокий монолитный фундамент, укладка гидроизоляции является обязательной. Для этого столбы тщательно зачищают, обрабатывают битумной мастикой и укутывают несколькими слоями рулонного рубероида (или другой рулонный материал). При этом закрывать надо не только боковые части, но и верхний торец столба, на который будет устанавливаться ростверк.
8. Построить ростверк – строительство ростверка очень напоминает заливку ленточного фундамента: между столбами делают опалубку, устанавливают под ней песчаную подушку, заливают цементно-песчаным раствором, укрепленным арматурой. После застывания бетона подушку убирают и устраивают гидроизоляцию балок или деревянных элементов (если ростверк из дерева). К слову, если для ростверка использовали дерево, его необходимо предварительно обработать антисептическими и антипиренными составами.

Полезные советы

Любая работа по строительству сопряжена со своими тонкостями и хитростями. Мы подготовили список полезных рекомендаций, которые помогут вам сделать качественный и долговечный столбчатый фундамент с ростверком.

Что нужно знать, чтобы построить крепкий фундамент:

1. Устанавливайте столбы не только по углам будущего дома, но во всех узловых точках (пересечения стен, промежутки между стенами, все углы здания и т.д.).
2. Столбы должны располагаться в 1,5-2,5 м друг от друга. Если расстояние будет больше, ростверк может не выдержать и разрушиться, если меньше – вы потратите неоправданно много стройматериалов и сил.
3. Столбчатые фундаменты с высоким ростверком идеально подходят для участков с неровностями, которые нельзя «сгладить». Также их рекомендуют устанавливать в местах с большой глубиной промерзания грунта или там, где подземные воды лежат близко к поверхности.
4. Для небольших легких строений лучше выбрать сборную конструкцию, но для жилых и более массивных зданий отдайте предпочтение монолитному фундаменту.
5. Чтобы максимально продлить эксплуатационный срок столбов, сделайте несъемную опалубку из пеноплекса – так вы не только защитите ростверк, но сделаете дом более теплым и сухим.

Плюсы и минусы

Достоинствами свайно-ростверкового фундамента являются:

• Возможность строиться на проблемных, обводненных или слабонесущих грунтах.
• Высокая несущая способность, прочность.
• Относительная простота конструкции, возможность самостоятельного выполнения работ.
• Многовариантность, позволяющая менять при необходимости те или иные элементы.
• Небольшие объемы земляных работ.
• Способность прочно устанавливаться на уклонах, плывунах, складках.
• Устойчивость к внешним воздействиям, переносимость морозного пучения или подвижек почвы.
• Экономичность, небольшой расход материалов. Некоторые виды свай могут быть изготовлены прямо на площадке, что снижает объемы транспортных перевозок и использования спецтехники.

Существуют и заметные минусы:

• Нет возможности создания подвала или полноценного цокольного этажа.
• Существует необходимость тщательного обследования участка с бурением пробных скважин или погружение свай.
• Необходимо строго придерживаться технологических требований и следить за качеством материалов.

ВАЖНО!
При создании ростверка монолитного типа потребуется довольно большой срок выдержки бетона — 28 дней. Если сваи также отливают прямо на площадке, появляется необходимость организации одновременной заливки всего основания для экономии времени.

Виды

Существуют различные варианты конструкции свайного фундамента, обладающие собственной спецификой.

По материалу опор бывают:

• Деревянные. Используются ошкуренные бревна с заостренным концом. Самый древний вид свай, практически исчезнувший в настоящее время. Причинами этого стали недостатки древесины как строительного материала и наличие более прочных и долговечных вариантов. Изредка встречаются в частном строительстве как опоры для вспомогательных или хозяйственных построек.
• Металлические. Существует два вида металлических свай — винтовые и забивные. Винтовые сваи напоминают шурупы, которые вкручивают в грунт с помощью режущих спиралеобразных лопастей на заостренном наконечнике. Забивные сваи специально не производятся и представляют собой отрезки различных видов металлопроката — швеллера, двутавра, рельса и т.д. Обладают высокой прочностью, способны пластично изгибаться, сохраняя несущие способности. Недостаток — склонность к коррозии, сокращающей срок службы опор.
• Железобетонные. Существует два вида Ж/Б свай — забивные и набивные. Первые производятся в специализированных производственных условиях, имеют прочную конструкцию с напряженной продольной арматурой и устойчивы ко всем нагрузкам. Вторые изготавливаются прямо на площадке путем заполнения опалубки (водонепроницаемых труб), помещенной в скважину, бетоном плотных марок.

По способу передачи нагрузки:

• Сваи-стойки. Представляют собой опоры, находящиеся в жестком контакте с плотными слоями грунта. Глубина заложения стволов зависит от уровня залегания твердых пород.
• Висячие сваи. Не имеют опоры в нижней части ствола, используя лишь силу трения на боковых стенках и частичную опору на грунт. Существуют как забивные, так и набивные висячие сваи. Несущая способность зависит только от глубины погружения, у набивных она усиливается с помощью утолщения в нижней части скважины.

По конструкции:

• Забивные. Представляют собой монолитный стержень с заостренным концом, погружаемый при помощи механического воздействия на верхний торец.
• Набивные. Представляют собой бетонную отливку в заранее подготовленную скважину. Имеют меньшую несущую способность, чем забивные сваи, но могут быть изготовлены самостоятельно.
• Винтовые. Изготавливаются из трубы с заостренным наконечником и спиралеобразными лопастями. Могут быть установлены самостоятельно, хотя на практике это используется только для вспомогательных построек или сооружений.

ВАЖНО!
Все типы свай, независимо от конструкции или материала, способны эффективно работать на сложных или проблемных грунтах.

Вычисление осадки

Перед определением осадки необходимо сравнить напряжение под подошвой (р) с допустимой нагрузкой грунта (R). Если выполняется условие, то можно воспользоваться линейной моделью и считать осадку методом послойного суммирования.

Вычисляют ординаты эпюр природного давления для первого слоя грунта:

1. γ_n — коэффициент, зависящий от типа грунта;
2. h_n- высота слоя;
3. n – порядковый номер слоя.

Следующем шагом находят значение параметра для каждого последующего слоя, прибавляя к основной формуле: Q_(n-1).

Расчет стабилизированной осадки проводят по формуле:

• β – коэффициент, принимаемые исходя из заданных условий по нормативной документации;
• Е – модуль деформации грунтов (определяется по результатам изысканий).

Столбчато-свайные основания с ростверком

Столбчатый фундамент на сваях с ростверком – жесткая железобетонная конструкция, состоящая из расположенных в определенном порядке свай, связанных ростверком. Монолитный ростверковый пояс гарантирует прочность, надежность и высокие эксплуатационные качества. При этом ростверк также служит для:

1. предотвращения подвижек горизонтальных столбовых свай;
2. перераспределения и равномерности нагрузки на отдельные столбы, грунт под ними, что особенно полезно для строений в 2-3 этажа, со стеновыми панелями, выполненными из нежестких материалов (бревно, брус, щит).

Для строительства применяются два типа: с высоким или низким ростверком.

Основание столбчатого типа с высоким ростверком

Технология строительства является наиболее верной из-за возвышения ростверка над поверхностью грунта. Как правило, расстояние не бывает менее 15 см, что минимизирует угрозу разрушения при вспучивании грунта, а значит, свайно-столбчатый фундамент прослужит намного дольше. Порядок работ следующий:

1. Монтируются сваи, длина определяется с учетом подъема над грунтом минимум на 15 см и углубления в ростверк на 5-10 см.
2. Макушки свай покрываются гидроизолирующим составом для предотвращения образования конденсата, когда влага поднимается от грунта. Такая мера минимизирует разрушение ростверка.
3. Выполняется основание для опалубки. Делать это можно двумя способами:

• если подъем ростверка минимален, основание можно выполнить из насыпного песка. Увлажнить, утрамбовать, выровнять. После монтажа ростверка песок убрать.
• если ростверк предполагается делать высокий, основание изготавливается из фанеры, досок.

При монтаже боковых стенок опалубки важно учитывать размеры: поперечное сечение ростверка зависит от толщины предполагаемых стеновых панелей и материала, из которого они возводятся. Так для деревянных строений высота не должна быть менее 50-60 см, что обеспечит высокие прочностные показатели на изгиб, а нижние венцы здания не обрызгаются водой с отмостка, и не будут находиться в контакте со снеговым покровом. Строения из камня требуют высоты в 20 см, ширина должна соответствовать толщине стеновых конструкций

Строения из камня требуют высоты в 20 см, ширина должна соответствовать толщине стеновых конструкций.

После того, как опалубка завершена , делается каркас арматурный, располагаемый сверху и снизу ленты, углубление в бетон не может быть менее 5-6 см. Количество арматурных прутов выбирается в зависимости от сечения: чем больше диаметр, тем меньше прутков потребуется.

1. Финальное бетонирование . После заливки ростверка не стоит торопиться убирать песок и опалубку. Возведение стен можно начинать уже на 5-6 день, а убрать лишнее можно и позднее, когда придет время сооружения цоколя, отмостков.

Свайный фундамент с высоким ростверком считается одним из самых практичных, однако не всегда возможно обустройство основы именно такого типа. Поэтому есть свайно-столбчатый фундамент с низким ростверком, использование которого наиболее популярно сегодня.

Основание на сваях с низким типом ростверка

Использование технологии имеет высокий риск, если соединятся столбчатый и ленточный тип основы, причем ленточный мелкозаглубленный (или вообще незаглубленный). Принципиально разная функциональная нагрузка может сыграть плохую шутку. Так, мелкозаглубленная основа имеет вид рамы определенной жесткости, которая под воздействием пучения грунта может слегка подниматься и опускаться. Столбчатая же основа предварительно заглубляется ниже точки промерзания грунтов, чтобы полностью исключить подвижки в холодное время года. На излишне пучнистых грунтах такая технология приведет к заломам ленты в междустолбовых пространствах или полному отрыву ростверкового пояса от свай.

Но все же данная технология отлично подходит для строений, где предполагается сделать полы по грунту, а кроме того не придется выполнять обустройство забирки, необходимой при высоком ростверке. Вместо песочной смеси показано использование пенопласта минимальной плотности толщиной от 10 см. Материал обладает достаточной упругостью, чтобы принять нужное давление грунта, а вот чтобы уменьшить пучение, подойдет отмостка, утепленная ЭППС.

Что касается остальных этапов работы для обустройства, то свайный фундамент с низким ростверком полностью идентичен технологии с высоким ростверком, повторяться нет необходимости.

Всегда ли необходим ростверк

Конструкция, которая объединит буронабивной или любой другой столбчатый или свайный фундамент нужна всегда, но устройство ростверка не обязательное мероприятие. Для некоторых типов зданий, необходимости в нем нет. Элемент не предусматривают в следующих случаях:

• брусовые и бревенчатые дома (функцию ростверка берет на себя нижний венец стены);
• каркасные дома (элемент фундамента заменяет нижняя обвязка).

Важно помнить, что это справедливо только для небольших индивидуальных строений. При строительстве массивного здания высотой в два и более этажей, лучше придать дополнительную жесткость

Из какого материала лучше всего делать

Для круглых или прямоугольных в сечении свай используются: железобетон, простая бетонная смесь, разные марки стали, хвойные деревья (особенно лиственница).

Легче всего сооружаются бетонные ростверки, когда оголовок обвязывает опорные сваи на высоту 0,1 м. Такой вариант нельзя назвать прочной и долговечной конструкцией, поэтому ростверки из бетона применимы при строительстве только одноэтажных сооружений.

У оголовков из железобетона высокий запас прочности, надежность и жесткость и длительный срок службы. Большую прочность таким конструкциям придает армирование бетонного ростверка стальным каркасом или отдельными прутьями.

Изготовление оголовков возможно также из металлопроката – двутавров и швеллеров. Такие ростверки жесткие, прочные, однако, как и все металлические изделия, подвержены ржавлению (особенно в местах стыков).

Дерево используется для возведения ростверков только в деревянных сооружениях. На верхушки свай необходимо помещать гидроизоляционный слой рубероида или толя, а сами соединительные балки обрабатывать антипаразитарными и антиплесневыми составами.

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.

Расчёт

Чтобы произвести расчёт, надо собрать всю информацию о территории, на которой планируется возведение конструкции.

Для расчётов нужны сведения о:

• физико-географических условиях;
• геологическом строении;
• гидрологических условиях;
• физических свойствах грунта.

На основе этой информации:

• определяются параметры ростверка;
• вычисляются нагрузки;
• рассчитывается глубина заложения;
• определяется необходимое количество опор;
• вычисляется диаметр свай или столбов.

Эту работу желательно поручить специалистам, так как минимальный промах в расчетах ведёт к плачевным последствиям.