Свайный фундамент для дома из газобетона

Как устроен свайный фундамент?

В общих чертах такой фундамент представляет собой отдельно стоящие опоры, связанные в единую конструкцию ростверком. Ростверк – горизонтальный элемент (балка), который обеспечивает пространственную жёсткость фундамента, принимает нагрузки от здания и передаёт их на опоры, распределяя между ними. Ещё раз обратим внимание на важный момент: ростверковый – это не только хорошо известный бетонный, но и любой свайный фундамент.

С какого-то момента в нашей стране свайные фундаменты стали одними из самых востребованных в загородном домостроении. Это обусловлено, с одной стороны, большим спросом на бюджетные и быстрые в монтаже металлические винтовые сваи. А с другой – необъяснимой модой на бетонные свайно-ростверковые фундаменты, которые применяют к месту и не к месту, ошибочно считая очень надёжными. Между тем сваи – это технически сложный фундамент, зачастую требующий больших вложений, чтобы он оказался по-настоящему надёжным и долговечным. И при прочих равных он безусловно уступает мелкозаглубленным ленточным или плитным фундаментам, если речь идёт о доме из газобетона.

Какие плюсы и минусы у свайного фундамента? Когда он оправдан?

Плюсы

• Сваи подходят для любых типов грунта, но рационально применять их только тогда, когда у верхних слоёв грунта на участке очень слабая несущая способность. Например, на обводнённых песках или торфяниках с большой глубиной залегания торфа. То есть когда работы по выкапыванию просадочного грунта и замены его на не просадочный (песок, щебень, гравий) экономически не выгодны. Правильно выбрав длину свай, можно пройти ими через слабонесущий слой и заглубиться в суглинки или в какой-то другой хорошо несущий грунт, находящийся ниже.
• Сваи оправданы на участках с крутыми уклонами и риском оползней. Если на участке небольшие перепады по высоте, то зачастую можно ограничиться ленточным фундаментом или сначала выровнять участок за счёт насыпной подушки из непросадочного материала, а затем выполнить бетонную ленту или плиту. Но в случае больших перепадов по высоте единственное решение – сваи.
• Сваи оправданы в сейсмических регионах: при грамотном конструктиве они способны не сдвигаться и не разрушаться при землетрясениях.
• Свайный фундамент надёжен, но только при условии правильного выполнения – по проработанному проекту, основанному на данных инженерно-геологических изысканий.
• Устройство такого фундамента не предполагает земляных работ (либо они минимальны). Не нужно вырывать котлован, делать обратную засыпку грунта, вывозить оставшийся грунт. Кроме того, на пучинистых грунтах не нужно утеплять фундамент и отмостку, не требуется система дренажа. Всё это упрощает, ускоряет и удешевляет процесс сооружения фундамента.
• Высокая скорость монтажа в случае винтовых или забивных свай.
• Низкая стоимость в сравнении с некоторыми другими типами фундамента, например, монолитной железобетонной плитой.

Минусы

• Сваи способны нести большую нагрузку только тогда, когда они достаточно заглублены в грунт, имеющий высокую несущую способность. Если на участке сверху проблемный грунт, то понять, на какой глубине начинается хорошо несущий грунт, можно только с помощью инженерно-геологических изысканий. Причём, такие изыскания должны охватывать всё пятно застройки, поскольку свойства грунта могут сильно отличаться от одного края дома до другого.

Между тем бытует мнение, что подобные изыскания излишни и стандартной длины свай – 2-3 м – в любом случае будет достаточно. Такой подход опасен: например, под домом на глубине опирания свай может находиться водяная линза (водоносный горизонт), которая не способна держать их. Или часть свай под домом может упираться в плотный грунт, а часть – в менее плотный, что чревато неравномерной осадкой фундамента. Поэтому, выбирая длину и количество свай, нужно обязательно ориентироваться на данные «геологии».

• У свай сравнительно невысокая несущая способность, и в большинстве случаев они хорошо работают только при большой глубине погружения, в идеале – от 6 м. Дело в том, что несущая способность опоры складывается из сопротивления грунта под подошвой сваи и сопротивления боковой поверхности сваи. Причём, передача нагрузки происходит в основном через подошву, боковая поверхность мало участвует в этом. Вместе с тем площадь опирания сваи очень мала в сравнении, например, с лентой. Площадь подошвы сваи диаметром 300 мм – 0,07 м2, диаметром 400 мм – 0,13 м2. В то время как площадь опирания части мелкозаглубенной ленты шириной 600 мм и длиной 1 м – 0,6 м2. Разница колоссальная! Соответственно, деформации у ленточного фундамента будут в несколько раз меньше, чем у свайного.
• Сваи – приемлемый, но не оптимальный вариант для пучинистых грунтов. Логика многих заказчиков такова: сваи можно установить ниже глубины промерзания грунта, и тогда морозное пучение фундаменту не опасно. В какой-то мере это так. Но сваи всё равно могут крениться (отклоняться от вертикали) и выдавливаться касательными силами морозного пучения.
• Обратная сторона популярности свайных фундаментов: зачастую их проектируют и сооружают недостаточно компетентные люди, что оборачивается проблемами при эксплуатации и сокращением срока службы. Это касается в первую очередь бетонных свайно-ростверковых фундаментов, о которых мы подробно расскажем чуть позже.

Металлические винтовые сваи

Рассмотрим основные виды свайных фундаментов, на которые устанавливают дома из газобетона. В принципе газобетонное здание можно опирать на фундамент любого типа при грамотном его расчёте. Даже на винтовые сваи, если правильно подобраны их диаметр, длина и количество. Тем более когда дом небольшой и лёгкий.

Винтовые сваи – конструкции с металлическим стволом, в нижней части которого есть заострённый наконечник и режущая винтовая лопасть (одна или две). Сваи завинчивают в грунт вручную или с применением специального оборудования. Затем в их стволы заливают бетон марки не ниже М300, а на верхние их части устанавливают оголовки, на которые опирают тот или иной ростверк, например, металлический швеллер.

Винтовые сваи – один из самых дешёвых фундаментов, который активно используют для строительства каркасных зданий. Но для дома из газобетона – это сомнительный вариант, по целому ряду причин:

• Срок службы таких свай неясен. Металл, даже хорошей марки и имеющий защитное покрытие, со временем корродирует и разрушается. Через сколько лет это произойдёт – вопрос открытый. Специалисты прогнозируют, что через 25-30. Тут играют роль многие факторы и, прежде всего, степень агрессивности грунта, в котором находятся сваи. Но в любом случае срок службы металлических свай будет значительно меньше, чем газобетонного здания, которое способно простоять более 100 лет без каких-либо повреждений. И на порядок меньше, чем железобетонного фундамента.
• Винтовые сваи дешёвые при условии изделий небольшой длины – до 2,5 м. Если нужны опоры длиннее, то этот фундамент оказывается уже не столь бюджетным. Тем более, что к стоимости свай и работ по их установке нужно прибавлять стоимость ростверка и отделки цокольной части фундамента.

Бетонный свайно-ростверковый фундамент

Долгое время строительные компании активно предлагали заказчикам этот фундамент как лучший вариант по соотношению цены и качества. В основном потому, что он подходит для пучинистых грунтов, и раньше являлся бюджетной альтернативой ленточным фундаментам, заглублённым ниже глубины промерзания грунта.

Однако сегодня повсеместно используют мелкозаглубленные ленточные фундаменты, которые намного дешевле своих заглубленных аналогов и надёжнее свайно-ростверковых фундаментов. Безусловно, при должном проектировании и выполнении свайно-ростверковый может быть надёжным. Но часто он оказывается более проблемным, чем другие железобетонные фундаменты.

Теперь обо всём по порядку. Такой фундамент состоит из двух основных элементов, соединённых в единую конструкцию:

• Железобетонных свай, подошва которых находится ниже глубины промерзания грунта (и опирается на грунт с достаточной несущей способностью)
• Висячего железобетонного ростверка

Чаще всего применяют буронабивные сваи. Эта технология предполагает, что сначала на участке бурят скважины, глубина, диаметр и шаг которых определены расчётом (обычно их диаметр 250-300 мм, шаг – 1,5-2,5 м). Бурят вручную (например, бензобуром или ручным буром) либо с помощью специальной техники. На дно скважины нередко насыпают подушку из песка или щебня толщиной 200 мм для защиты сваи от пучения грунта.

Разновидность подобных свай – с расширением внизу (сваи ТИСЭ). То есть после бурения обычным буром применяют специальный бур, который расширяет дно скважины (как правило, до 600 мм). При заливке бетона на дне создаётся бетонная подушка, которая увеличивает площадь опоры и «якорит» её в грунте, тем самым повышая прочность и надёжность фундамента.

После выполнения скважины в неё вставляют ту или иную несъёмную опалубку, в частности, асбоцементные или стальные трубы. Бывает, что в качестве опалубки используют обычный рубероид или другую рулонную гидроизоляцию, но столь не жёсткая опалубка при заливке бетона может отклониться от вертикали, а у сваи с уклоном будет ниже несущая способность. Впрочем, для хорошо несущих грунтов такой вариант опалубки вполне оправдан.

Внутри опалубки размещают арматурный каркас для повышения прочности конструкции. Затем в отверстие заливают бетон (не менее М300 с добавлением щебня фракции до 25 мм) и уплотняют его глубинным вибратором.

После отверждения бетона формируют ростверк. Его размеры зависят от шага свай, веса здания и пр. Чаще всего высота ростверка составляет 400-500 мм, а его ширину подбирают под толщину газобетонных блоков. Устраивают его так: устанавливают опалубку (доски, влагостойкую фанеру и др.), сооружают арматурный каркас (обычно в два горизонтальных ряда прутков), который соединяют с выпусками арматуры из свай, а затем заливают бетон, обязательно уплотняя его вибратором. 

Обратите внимание: ростверк, как правило, располагают на расстоянии не менее 150 мм от уровня земли, чтобы он представлял собой висячую балку. Это приоритетный вариант его устройства. Вместе с тем ростверк может находиться и на уровне земле и даже заглубляться, но при важном условии – если предусматривать противопучинистые мероприятия, то есть устраивать под ним песчаную или гравийную подушку либо теплоизоляционный материал, чтобы компенсировать подвижки грунта при его морозном пучении. На практике всё не так просто, и тут самое время перейти к проблемным моментам свайно-ростверкового фундамента:

1. Бытует мнение, что такой фундамент подходит для любых типов грунтов, что побуждает заказчиков экономить на инженерно-геологических исследованиях. Это чревато тем, что сваи могут попасть на слабонесущий грунт, со всеми вытекающими последствиями.
2. Многие строители считают такой фундамент обычной лентой, просто усиленной свайным полем для повышения запаса прочности. И потому они заглубляют ростверк в грунт по аналогии с лентой. Это грубая ошибка. Основная несущая часть такого фундамента – сваи, именно они передают нагрузку на грунт. Задача ростверка – передать нагрузку на сваи.

Что будет, если всё же опереть ростверк нижней поверхностью на пучинистый грунт, не обеспечив при этом противопучинистые мероприятия? Тогда при пучении грунта возможен один из следующих сценариев или их сочетание:

• Грунт поднимет ростверк вверх, выгнет дугой и оторвёт его от свай, которые останутся «якорем» в грунте.
• При поднятии ростверка одну или несколько свай выдавит из грунта, под их подошву попадёт почва и обратно опоры уже не опустятся.
• При том же самом сценарии одну или несколько свай разорвёт.

Каковы последствия таких ситуаций? Перекос фундамента, неправильное распределение нагрузки от здания, появление трещин в газобетонной кладке, сокращение срока службы фундамента. Поэтому желательно, чтобы между подошвой ростверка и грунтом был зазор не менее 150 мм. Тогда при замерзании и подвижках грунта фундамент и стоящий на нём дом останутся неподвижными.

Таким образом, свайно-ростверковый фундамент довольно дорогой и трудозатратный, но притом чреватый ошибками, которые могут приводить к деформации как самого фундамента, так и здания.

Железобетонные забивные сваи

Железобетонные сваи, которые забиваются в грунт специальными молотами (дизельными, гидравлическими), применяют в строительстве уже давно. В последние годы они стали очень востребованными и в частном домостроении, во многом потому, что стали дешевле и оказались доступными более широкому кругу заказчиков.

Забивная свая представляет собой железобетонный стержень квадратного сечения величиной, как правило, 200х200 мм, который заострён с одного конца, чтобы ему было проще входить в грунт. Свая изготовлена из бетона класса В22,5-В25. Внутри у неё стальная арматура класса «А» диаметром от 10 мм. Подобные сваи отличаются высокой водонепроницаемостью и морозостойкостью (марка F100-500), что гарантирует их долговечность. Стандартная длина свай для «малоэтажки» – 3-5 м. На пучинистых грунтах такие опоры нужно заглублять ниже глубины промерзания.

Сваи монтируют просто и быстро. На участок приезжает сваебойная машина и забивает опоры по предварительно размеченным на пятне застройки точкам. Свайное поле из 35-40 опор делают за одну рабочую смену, то есть действительно очень быстро. Впрочем, не стоит забывать, что монтаж свай – не единственный этап сооружения фундамента. Ведь нужен ещё и ростверк, обычно монолитный железобетонный.

Так что после забивки сваи обрубают по одному уровню для выравнивания и при этом «оголяют» их арматурный каркас: он становится креплением для арматурного каркаса ростверка. Далее сооружают деревянную опалубку для ростверка: поскольку он должен быть висячим, опалубку устанавливают на те или иные подпорки. Затем заливают бетон. После набора им прочности ростверк и сваи превращаются в единое целое и способны равномерно воспринимать и передавать на грунт нагрузку от строения.

Такой фундамент обладает всеми плюсами и минусами свайных фундаментов. Вместе с тем у него есть ряд нюансов, о которых нужно знать:

• Стоимость самих свай и работ по их монтажу – действительно довольно низкая на сегодняшний день. Но за эти деньги вы получаете только «сырое» свайное поле. Нужно прибавить ещё стоимость монолитных работ в довольно большом объёме, а также отделки цоколя. Так что бюджетным такой фундамент назвать нельзя, хотя он дешевле полноценного ленточного и тем более плитного фундамента. То же самое касается и сроков сооружения фундамента: работы не ограничивается тем днём, когда на участке забивают сваи.Напомним, что ростверк – монолитный, а время набора бетоном нормативной прочности – не менее 28 суток.
• Есть ограничения по допустимым расстояниям от места, где сваебойной машиной забивают сваи, до соседних зданий. Ограничения обусловлены тем, что сильная вибрация, возникающая при установке свай, особенно на большую глубину, может разрушить близлежащие постройки. Допустимые расстояния приведены в ВСН 490-87*. Согласно нормативу, минимальное расстояние от погружаемого молотом элемента до жилого здания – 25-30 м в зависимости от типа здания. Далеко не на всех участках можно соблюсти такую дистанцию до соседских домов. 

Подытоживая сказанное, отметим: свайные фундаменты действительно оправданы в случае слабых грунтов, участков заболоченных или со сложным рельефом либо сильным уклоном. Во всех остальных случаях лучше выбрать железобетонную «классику» – мелкозаглубленную ленту или плиту.

Полную информацию о строительстве дома из газобетона можно получить на бесплатных вебинарах YTONG

* ВСН 490-87 «Проектирование и устройство свайных фундаментов и шпунтовых ограждений в условиях реконструкции промышленных предприятий и городской застройки»