Свайное поле: расчёт количества, диаметра, длины и монтаж

Свайное поле представляет собой участок территории, на котором по заданной рассчитанной сетке погружены сваи.

Свайное поле - это участок территории, на которой расположена свайная сетка.

Расчет и разметка свайного поля - начальный и наиболее важный этап устройства свайного фундамента. От точности расчетов и разметки зависит устойчивость строящегося здания. В противном случае со временем может произойти проседание фундамента.

Использование свайного фундамента эффективно в нескольких случаях:

При строительстве здания, если в верхней части его основания слой грунта слабый. К данной категории грунтов относятся лессовидные, растительные, песчано-глинистые грунты и суглинки. В каждом из этих случаев возникает необходимость передать давление от здания на плотный грунт, расположенный на некоторой глубине.
При возведении фундамента на тяжелых грунтах, с целью уменьшения объема земляных работ, трудоемкости, стоимости и расхода бетона. При установке свайного фундамента нет необходимости рыть котлован, складировать и вывозить грунт. При необходимости возвести здание в кратчайшие сроки, свайное поле является идеальным решением.

Расчет свайной основы

Схема размеров свайного фундамента.

Разметка и дальнейший монтаж свай проводятся только после проведения ряда расчетов. В зависимости от диаметра винтовые сваи разделяются на несколько групп, которые используют в строительстве различного предназначения. Свайные конструкции диаметром 57 мм возможно применять только в возведении легких заборов- 76 мм - для монтажа деревянных заборов, заборов из профлиста, фундаментов под бытовки, хозяйственные блоки, туалеты- 89 мм - для монтажа тяжелых заборов, фундаментов различных пристроек к дому веранд, террас, лестниц, под каркасные дома- 108 мм - для фундаментов под каркасные многоэтажные дома, для бревенчатых пристроек.

Один из важных факторов при расчете свайного фундамента - точное определение длины свай и разметка, благодаря этому при дальнейшей эксплуатации дом не просядет под собственным весом. Длина свай определяется плотностью грунта, перепадами высоты на участках строительства.

Для определения качества грунта в самом низком месте земельного участка выкопайте лунку глубиной не менее 0,5 м. Если под слоем почвы обнаружился песок или глина, данный грунт считают благоприятным для монтажа винтового фундамента. Для возведения можно использовать сваи длиной 2,5 м.

В случае если под почвой находится торф, вода или плывун, потребуется соответствующий инструмент - садовый бур. Данный инструмент вставляют в готовые лунки и вкручивают до тех пор, пока на шнеке инструмента не обнаружатся плотные комки глины и песка. Бур в процессе вкручивания необходимо время от времени вытаскивать и стряхивать со шнека грунт. Такой подход к расчету поля позволяет рассчитать глубину плотных слоев.

Следующий критерий выбора - перепад высоты на земельном участке. При длине дома в 6 м и перепаде высот в 1 м для верхнего ряда фундамента потребуются сваи длиной 2,5 м, для среднего - 3 м, а для нижнего - 3,5 м. Если перепад высот более 0,5 м, берите винтовые сваи с запасом в 0,5 м.

Основные принципы расчета количества свай

Схема расчета количества свай.

Для расчета количества свай необходимо руководствоваться следующими принципами:

при возведении легких заборов не превышайте расстояние между сваями в 3-3,5 м.;
для заборов из профлиста и деревянных конструкций расстояние не должно превышать 3 м, а при наличии нагрузки ветром - не более 2,5 м;
для деревянных домов - не больше 3 м;
для домов из газобетона, пенобетона, шлакоблоков и пеноблоков установлено расстояние не более 2 м.

Для определения точного количества свайных основ возьмите план первого этажа, обозначьте винтовые сваи в каждом углу фундамента, на стыках внешних стен и внутренних несущих перегородок. Расположите по каждой внешней и внутренней стене необходимое число свай, учитывая расстояние в зависимости от материалов. Остальное пространство заполните винтовыми сваями на расстоянии 2-3 м. Если проект предполагает возведение печи, необходимо учитывать, что она требует минимум 2 свай, также обозначьте винтовые сваи под внешние углы террас, балконов, пристроек.

Расчет диаметра лопасти винтовой сваи

Схема устройства свайного фундамента.

Выбор диаметра лопасти определяется несущей способностью грунта. В профессиональном строительстве с этой целью прибегают к методу геологических изысканий, которые предусматривают выемку грунта и их лабораторное исследование.

Рассмотрим пример расчета, исходя из третьего закона Ньютона, где F1 = F2 (F1 - сила, которая равна весу здания- F2 - реакция силы фундамента, которая действует на здание). Аналогичные рассуждения касаются и системы из грунта и свайного поля. F2 = F3 (F3 - сила сопротивления вдавливания сваи в грунт). Из выражений выходит, что F1 = F3.

В практической плоскости законы статической механики уточняют с коэффициентом запаса прочности, который колеблется в диапазоне от 5-6-кратного до минимально значимого - 15-20%. Для малоэтажного частного строительства и применительно к винтовому фундаменту данный коэффициент колеблется в пределах 1,5-2. Справедливо равенство: F4 = (1,5 - 2) F, F4 - расчетная нагрузка, которая действует на фундамент.

Невысокий коэффициент запаса несущей способности грунта, который отражен в выражении, страхуется конструкцией винтовой сваи, позволяющей осуществлять ее регулирование по высоте после усадки здания на грунте. «Отставшие» в усадке сваи могут быть довернуты до требуемой отметки. Это - резервный вариант, который следует учитывать. Однако благодаря грамотному проектированию свайного поля он практически не должен возникнуть.

Схема стадий формирования свай.

Зная расчетную нагрузку, которая действует на фундамент, следует определить количество свай и их геометрическую размерность. Для получения этих данных необходимо знание особенностей грунта. Для выбранного региона (Пенза) несущая способность грунта составляет 3,2 кг/см . Суммарная площадь опоры здания весом 120 т составит: S = 120000/3,2 = 37500 см .

Зная точки установки свай (по узловым, наиболее воспринимаемым нагрузку зонам), можно найти общее количество и площадь опоры, приходящейся на одну сваю. К примеру, проектное количество свай - 48 шт. Площадь одной свайной опоры составит: Sсв. = 37500/48 = 781, 25 см .
Диаметр такой сваи определяется из формулы: D = 2 S/ и во взятой для рассмотрения ситуации будет равным: D = 2 781,25 / = 31, 5 см.

Заказывая сваю выбранного диаметра или близкого к нему, получают ответ о количестве и размерах свай, которые способны понести нагрузку возводимого дома. Но, как было определено выше, в расчетах должен учитываться коэффициент запаса несущей способности грунта. Используем коэффициент, равный 1,5, тогда вес нагрузки на грунт возрастет со 120 до 180 т, а диаметр свай увеличится до 38,7 см. Данное значение позволяет определить конкретный диаметр сваи, который представлен лопастью в 40 см.

В проектировании свайного поля можно использовать и другой путь, пересмотрев точки расстановки свайных основ и увеличив их количество до 102 шт. В этом случае диаметр лопасти составит всего 11 см.

Разметка свайного поля

Схема разметки свайного поля.

Необходимые инструменты:

две рулетки для измерений;
разметочные колышки (по количеству свай);
шнур;
лазерный уровень.

Разметка свайного поля будет проводиться для прямоугольного фундамента. Исследуйте грунт для подбора необходимой длины, количества и диаметра свайных основ. Составьте план поля на бумаге с точными размерами, длинами диагоналей и расстояниями между сваями. В связи с тем, что примером была взята прямоугольная форма, очень важно, чтобы диагонали были одинаковыми и фундамент обладал прямыми углами.

Поставьте первый размерный колышек. Отмерьте длину первой стороны и установите второй. Далее с помощью рулеток отмерьте расстояние других сторон и установите колышки.

Натяните между колышками шнур и, не отходя от плана, установите размерные колышки между угловыми сваями. Помните, что работы по монтажу фундамента проводятся, начиная с угловых свай и только потом внутренних.

Установка свайного поля

После того как окончена разметка, можно переходить к непосредственной установке свай, которая выполняется вручную или с помощью спецтехники. В ранее отмеченную точку в вертикальном положении установите сваю, в технологическом отверстии разместите стальной пруток или лом 30 мм марки Ст40Х или Ст45.

На лом наденьте трубы длиной не менее 250 см. Один человек должен придерживать сваю в вертикальном положении, двое - выполнять круговые движения. Скорость вворачивания в грунт - 192 мм за один оборот.